Untersuchung der lokalen elektronischen Eigenschaften an funktionalisiertem Graphen mittels Rastertunnelmikroskopie

• Antragsteller: Dr. Danny Haberer-Gehrmann
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 233373995

Graphen, eine zweidimensionale Schicht aus Kohlenstoffatomen in einem hexagonalen Gitter, besticht durch außergewöhnliche physikalische Eigenschaften, die ein enormes wissenschaftliches Interesse an diesem Material verursachen. Insbesondere die elektronische Struktur von Graphen ist eine hervorragende Basis für die Erforschung grundlegender quantenelektrodynamischer Effekte in gewöhnlichen Laborexperimenten, da sich die Ladungsträger nahe dem Fermi-Niveau wie masselose relativistische Teilchen (Dirac-Fermionen) verhalten. Graphen ist außerdem ein ideales Material für künftige elektronische Bauelemente aufgrund seiner auffallend hohen Ladungsträgermobilität, mechanischen Stabilität, des ballistischen Ladungsträgertransports sowie der Skalierbarkeit im Nanometerbereich. Eine Untersuchung der strukturellen und elektronischen Eigenschaften von Graphen auf atomarer Ebene mit Hilfe der Rastertunnelmikroskopie (STM) und Spektroskopie (STS) ist daher von grundlegender Bedeutung und wissenschaftlich sehr aufschlussreich.Im Fokus dieses Projekts steht die Erforschung der lokalen strukturellen und elektronischen Eigenschaften von funktionalisiertem Graphen. Speziell der Einfluss geladener Fremdatome auf das Verhalten der Dirac-Fermionen in Graphen sowie der Einfluss von Randeffekten in eindimensionalen Graphen Nanobändern werden mit STM und STS untersucht. Letztere sind für Elektronikanwendungen besonders interessant, da man in diesen Nanobänder eine breiten- und randformabhängige Bandlücke, Spin-polarisierte Randzustände sowie lokalen Magnetismus erwartet. Eine kontrollierte Anpassung der Eigenschaften von Graphen wird hierbei durch direkte in-situ Herstellung mittels chemischer Gasphasenabscheidung und durch den Einsatz organischer Moleküle erreicht, die sich zu Graphen Nanobändern mit gewünschter Orientierung und Terminierung transformieren lassen. Die Forschungsergebnisse dieses Projekts werden erheblich zu einem tieferen Verständnis des Einflusses der Funktionalisierung auf die elektronischen Eigenschaften von Graphen beitragen. Des Weiteren ermöglichen sie neue Einblicke in die Physik von Graphen-basierten Bauelementen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Michael F. Crommie, Ph.D.