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Dr. Oliver Busch

In den letzten Jahren konzentrierte sich meine Forschung auf die Simulation von Transporteigenschaften in zwei verschiedenen Regimen: stationäre und ultraschnelle Prozesse.

Im stationären Bereich untersuchte ich transversalen Transportphänomene, insbesondere den intrinsischen anomalen, Spin und Orbitalen Hall-Effekt, auf dem Kagome-Gitter. Mithilfe von Modellrechnungen, die auf dem Tight-Binding-Ansatz und dem Berry-Krümmungsformalismus beruhen, habe ich den Einfluss der Gitterstruktur, der Spin-Bahn-Kopplung und der nichtkollinearen magnetischen Texturen untersucht.

Im ultraschnellen Bereich umfasst meine Arbeit die Simulation der laserinduzierten Elektronendynamik in dünnen Filmen mit unserem selbstentwickelten Computercode EVOLVE: Die Verwendung einer effektiven Ein-Elektronen-Dichtematrix in Kombination mit Tight-Binding-Berechnungen im realen Raum ermöglicht die Untersuchung der zeitlichen Entwicklung während der Laseranregung mit Femtosekunden- und atomarer Auflösung. In meiner Forschung wird die Rolle von Oberflächen, Grenzflächen und Laserpuls-Polarisation bei diesen Prozessen analysiert.

• Publikationsliste
• Dissertation

Forschungsschwerpunkte

Spintronics und Orbitronics:

• Modell-Rechnungen basierend auf einem Tight-Binding-Ansatz
• Zeitunabhängiger Elektronentransport in Berry-Curvature-Formalismus
• Intrinsische Anomaler, Spin und Orbitaler Hall-Effekt in Nichtkollinearen-Kagome-Magneten

Simulation von ultraschneller Elektronendynamik induziert durch Femtosekunden-Laser-Pulse:

• Realraum-Tight-Binding und Einelektron-Dichte-Matrix-Ansatz zur Beschreibung der Zeitentwicklung nach von-Neumann-Gleichung
• Laser-Anregung in Dipolnäherung
• Ultraschneller Transport von Spin- und Orbitalem magnetischen Moment in endlichen Systemen

Eingeladene Vorträge

02/2024 - Gruppenseminar Quanten-Theorie der Materialien (PGI, Forschungszentrum Jülich, Deutschland)

Highlight

Mikroskopischer Ursprung des anomalen Hall-Effektes in nicht-kollinearen Kagome-Magneten

In dieser theoretischen Studie ermitteln wir den Ursprung des anomalen Hall-Effekts in nicht-kollinearen Kagome-Antiferromagneten auf mikroskopischer Ebene. Trotz einer verschwindenden Nettomagnetisierung erlaubt die magnetische Punktgruppe bestimmter koplanarer Systeme diesen Effekt. Wir gehen über Symmetriebetrachtungen hinaus und analysieren den System-Hamiltonian. Dabei zeigen wir, dass Spin-Bahn-Wechselwirkung und einer (virtuelle) Verkippung der magnetischen Momente aus der Kagome-Ebene innerhalb dieses Modells äquivalent sind. Infolgedessen interpretieren wir den anomalen Hall-Effekt in mehreren Kagome-Antiferromagneten als einen effektiven topologischen Hall-Effekt, der von einer virtuellen nicht-koplanaren magnetischen Textur herrührt.

Physical Review Research 2, 033112   

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