Eingesperrte Elektronen in Graphen auf hexagonalem Bornitrid

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Stampfer
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 173116321

Das zentrale Ziel des Projektes ist das Erarbeiten verschiedener Methoden zur Qualitätsverbesserung von Graphen-basierten Quantenpunktdevices. Insbesondere wollen wir fortschrittliche Graphen-Quantendevices herstellen, die es ermöglichen, angeregte Ladungs- und Spinzustände und vor allem Spinrelaxationszeiten im Regime weniger Ladungsträger zu untersuchen. Alle vorgeschlagenen Experimente sollen eine verbesserte Abstimmbarkeit und eine Verringerung des Unordnungspotenzials in Graphenquantenpunktdevices ermöglichen. Mit zwei Klassen von Experimenten wollen wir direkt die Qualität der derzeit am weitesten entwickelten Graphenquantendevices verbessern und zusätzlich Probleme und Fragen im Zusammenhang mit der durch Volumen- und Randrauigkeit erzeugten Unordnung klären. In einer ersten Klasse von Experimenten schlagen wir vor die Technik zur Herstellung von geätzten Graphen Quantenpunktdevices auf hexagonales Bornitrid (hBN) zu erweitern und zusätzlich lokale metallische top-gates durch eine weitere hBN Lage herzustellen. Durch diesen Ansatz erhöhen wir deutlich die lokale gate-Kopplung was für eine individuelle Adressierung von Tunnelbarrieren sowie einzelner Quantenpunktzustände wichtig ist. Beides ist für zukünftige Messungen der Relaxationszeiten entscheidend. In einer zweiten Klasse von Experimenten wollen wir verschiedene Verfahren zur Reduzierung oder Vermeidung unterschiedlicher Quellen von Unordnung in bilayer Graphendevices untersuchen, die auf hBN hergestellt und durch top-gates eingestellt werden. Insbesondere wollen wir den Anteil der bilayer Ränder auf die Unordnung testen. Wir schlagen dazu vor bilayer-devices herzustellen, bei denen der Rand vollständig von Strompfad getrennt wird. Wir erwarten, dass unser Projekt einen wesentlichen Fortschritt im Verständnis von Transporteigenschaften in Graphen-basierten Nanostrukturen und Quantenpunktdevices ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1459: Graphene
• Beteiligte Person: Dr. Bernd Beschoten