Magnetische Quanten-Ratschen-Effekte in Graphen und Ratschen-Effekte in Graphen mit einem lateralen Übergitter

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Jonathan Eroms; Professor Dr. Sergey Ganichev; Professor Dr. Dieter Weiss
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 173812138

Ratscheneffekte beschreiben, wie die periodische Bewegung von Teilchen in einem Potential mit gebrochener Symmetrie, die einem periodischen Antrieb unterworfen sind, in gerichtete Bewegung umgewandelt wird. In diesem Projekt planen wir, Ratscheneffekte in Graphen zu untersuchen und auf die Elektronendynamik in Graphen anzuwenden. Dazu betrachten wir zwei Modellsysteme: Zum einen die magnetische Quantenratsche, bei der das Zusammenspiel einer Asymmetrie senkrecht zur Graphenebene, eines magnetischen Feldes in der Ebene und Anregung mit Terahertz-Strahlung zu einem Gleichstrom führt, wie wir kürzlich experimentell gezeigt haben. Dieser Effekt ist experimentell eindeutig nachgewiesen, jedoch noch nicht völlig verstanden. Wir planen, magnetische Quantenratschen-Effekte in Graphen detailliert zu untersuchen und auf die Symmetrie, Anisotropie und Elektronendynamik in diesem Material anzuwenden. Das zweite Modellsystem ist Graphen, dem ein nichtsymmetrisches periodisches, laterales Potential aufgeprägt wird, d.h. die Symmetrie wird in der Graphen-Ebene gebrochen. Unsere aktuellen Experimente an Terahertz-induzierten Ratscheneffekten in Graphen sowie an lateralen Übergittern in Halbleitern legen nahe, dass sich derartige Effekte aufgrund von lateralen Übergittern auch in Graphen nachweisen lassen sollten. Wir planen, Ratscheneffekte in Graphen mit nichtsymmetrischen lateralen Übergittern detailliert zu untersuchen und ein mikroskopisches Verständnis dafür zu entwickeln. Unsere Erkenntnisse sollen auch als Basis für neuartige optische Bauelemente im Terahertz-Regime dienen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1459: Graphene