Two-dimensional optoelectronics in transition-metal dichalcogenide heterostructures: controlling donor and acceptor effects on exciton dynamics for novel photodetectors
Final Report Abstract
Ziel des Projektes war es, die elektronischen und optischen Eigenschaften dünner Übergangsmetalldichalcogeniden-Schichten zu untersuchen. Dabei sollte untersucht werden, wie durch das Aufbringen von starken Donor- und Akzeptormolekülen die Exzitonengeneration und -dissoziation gezielt beeinflusst werden kann, um somit effizientere optoelektronische Bauelemente zu realisieren. Dies sollte durch einen Photodetektor demonstriert werden. Zur Erreichung der Projektziele wurden Methoden entwickelt Donor- und Akzeptormoleküle mit präziser Schichtdickenkontrolle auf 2D TMDC Materialien abzuscheiden und die elektrischen und optischen Eigenschaften dieser Strukturen zu charakterisieren. Die gemäß Projektplan hergestellten Strukturen stellten sich jedoch als ungeeignet für die Charakterisierung des Einflusses der Akzeptormoleküle auf die 2D Schicht heraus. Dies war auf Oberflächenkontaminationen zurückzuführen. Die hohen Anforderungen an die Oberflächenreinheit erforderten die Entwicklung neuer Herstellungsmethoden für die Heterostrukturen aus 2D Materialien. Mit Hilfe dieser neuen Herstellungsmethoden konnte gezeigt werden, dass eine entsprechend hohe Oberflächenreinheit erzielt werden kann. Dadurch war es möglich erstmal experimentell die Bandlückenrenormalisierung in 2D TMDC zu demonstrieren. Die Arbeiten stellen einen entscheidenden Fortschritt im Verständnis der optischen und elektronischen Eigenschaften von 2D TMDC Materialien dar. Nach der erfolgreichen Herstellung dieser Heterostrukturen hätte das Projekt gemäß Projektplan mit Arbeitspaket 2 fortgesetzt werden können. Das Projekt wurde jedoch zugunsten einer Habilitationsstelle vorzeitig beendet.
Publications
- „Spatial-Temporal Imaging of Pure Spin-Valley Current in Transition Metal Dichalcogenide Heterostructures“, submitted to Nature, 2017
C. Jin, J. Kim, I. Utama, E. Reagon, H. Kleemann, H. Cai, Y. Shen, K. Watanabe, T. Taniguchi, A. Zettl and F. Wang
(See online at https://doi.org/10.1126/science.aao3503)
