Kontrolle der Bandstruktur in Heterostrukturen aus Übergangsmetalldichalkogeniden in Bauelementen

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Grüneis, seit 8/2022
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 470082990

Das Interesse an der präzisen Kontrolle von 2D Materialien mittels Stapelung in van der Waals-Heterostrukturen ist in den letzten Jahren stark gestiegen. Heteroschichten aus halbleitenden 2D-Materialien – Übergangsmetalldichalkogeniden (TMDs) – haben neue elektronische und optische Eigenschaften, wie zum Beispiel "Interlayer"-Exzitonen in Typ-II-Heterostrukturen. Diese Exzitonen können elektrisch manipuliert werden, indem man die elektronischen Energiebänder in Bauelementen kontrolliert. Das eröffnet die Perspektive, TMD-Heterostrukturen in Bauelementen zu verwenden. Allerdings muss die Beziehung zwischen Änderungen in der elektronischen Bandstruktur und den optischen Eigenschaften noch geklärt werden. Das vorliegende Projekt zielt darauf ab, diese Herausforderung durch eine einzigartige Kombination von in operando Studien mit räumlich-aufgelöster winkelaufgelöster Photoemissionsspektroskopie (SR ARPES) und Ultrahochvakuum Photolumineszenz Spektroskopie (UHV PL) anzugehen. Ein solcher vereinheitlichter Ansatz wird es ermöglichen, die Ladungsträgerkonzentration abzustimmen und per Feldeffekt die Ladungsträgerkonzentration in TMD-Heterostruktur-basierten Bauelementen direkt während der Messungen zu verändern. SR ARPES und UHV PL Experimente werden an identischen Proben unter ultrasauberen Bedingungen durchgeführt. Die erzielten Ergebnisse werden neue Einblicke in die Kontrolle der elektronischen Bandstruktur und der Exzitonenphysik in TMDs-Heterostrukturen liefern und den Weg für die Implementierung dieser Materialien in neuartige optoelektronische Bauelemente ebnen. Das Projekt wird auch zur Entwicklung von in operando Studien einer breiten Palette von 2D-Materialien und deren Heterostrukturen beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Boris Senkovskiy, bis 7/2022