Graphenquantenpunkte mit magnetisch induziertem Einschlußpotenzial

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Morgenstern
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 400112579

Das Projekt basiert auf der vor kurzem durch uns erreichten Realisierung von Graphen-Quantenpunkten mit weichem Einschlusspotenzial. Hierzu wurden Bandlücken zwischen Landau-Niveaus genutzt, um den Quantenpunkt durch ein lokales elektrisches Feld zu erzeugen. Die so erzeugten Quantenpunkte zeigen ein erheblich kontrollierteres Verhalten in Bezug auf orbitale, Spin- und Valley-Zustände als lithographisch hergestellte Graphen-Quantenpunkte, die typischerweise aufgrund von Kanten-Unordnung sehr unregelmäßige Füllsequenzen zeigen. Insbesondere konnten wir experimentell robuste Energieaufspaltungen von orbitalen und Valley-Freiheitsgraden in exzellenter Übereinstimmung mit Tight-Binding-Rechnungen nachweisen. Die Energieaufspaltungen sind durch sub-nm Verschiebungen des Quantenpunktes bezüglich des Übergitters von Graphen auf hexagonalem Bornitrid gezielt im Bereich bis zu 10 meV einstellbar. Diese vielversprechenden Ergebnisse sind jedoch bisher auf die Spitze eines Rastertunnelmikroskops beschränkt, die sowohl die Aufladung des Quantenpunktes steuert als auch die Additionsenergien ausliest. In diesem Projekt sollen - Vielkontaktexperimente entwickelt werden, die mittels Backgate- und Seitenkontakten den neuartigen Quantenpunkt präzise steuern und auslesen. - dynamische Messungen der Quantenpunktelektronen bis hinab in den sub-ns durchgeführt werden, um die theoretisch erwarteten, exzellenten Relaxations- und Kohärenzeigenschaften von Graphen-Quantenpunkten experimentell nachzuweisen.- Methodenübergreifende, theoretische Modelle entwickelt werden, die ein quantitatives Verständnis der Dynamik des Quantenpunktes auf verschiedenen Längen- und Zeitskalen erlauben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Florian Libisch