Übergangsmetall-Dichalcogenid-Heterostrukturen als robuste, abstimmbare Plattform zur Untersuchung von Exziton-Exziton-Wechselwirkungen

• Antragsteller: Professor Dr. Tobias Korn
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398761088

Das Ziel dieses Projektes ist es, Heterostrukturen aus Übergangs-Metall-Dichalcogeniden (ÜMD-HS) als robuste, abstimmmbare Plattform zur Untersuchung von Interlagen-Exzitonen zu etablieren. Aufgrund ihres bosonischen Charakters zeichnen sich Exzitonen durch ein komplexes Phasendiagramm in Abhängigkeit von Temperatur und Dichte aus. ÜMD-HS bieten viele Vorteile im Vergleich zu den etablierten Heterostrukturen auf Basis von GaAs, darunter deutlich größere Exzitonen-Bindungsenergien, den neuartigen Valley-Freiheitsgrad und Freiheiten bei der Herstellung, wie die relative Orientierung der Kristallachsen benachbarter Lagen. Eine direkte Konsequenz der aus atomar dünnen Schichten bestehenden ÜMD-HS ist ihre große Empfindlichkeit auf die Umgebungsbedingungen, die zu starker inhomogener Verbreiterung führt, die deutlich größer als in hochwertigen GaAs-Heterostrukturen ist. Wir schlagen vor, die Herstellung von ÜMD-HS durch Einkapselung in andere zweidimensionale Kristalle (z. B. hexagonales Bornitrid) und die Integration nanostrukturierter Elektroden, die elektrostatische Fallen für Exzitonen definieren können, zu optimieren. Wir werden unterschiedliche optische Spektroskopie-Techniken zur Charakterisierung dieser neuartigen Strukturen einsetzen und damit die Dynamik der Interlagen-Exzitonen im Regime hoher Dichten und niedriger Temperaturen untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen