Untersuchung von Übergangsmetalldichalkogeniden mittels akustischer Oberflächenwellen

• Antragsteller: Professor Dr. Hubert Johannes Krenner
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 388433893

Dieses bi-nationale deutsch-amerikanische Projekt befasst sich mit der Untersuchung der elektrischen Transporteigenschaften von zweidimensionalen (2D) Übergangsmetall-Dichalkogeniden mittels akustischer Oberflächenwellen. Diese Methode ist vollständig Kontakt-frei und ermöglicht direkte Untersuchung der elektrischen Transporteigenschaften. Daher stellt sie eine attraktive Alternative zu konventionellen rein elektrischen Ansätzen dar, da potentiell störende Einflüsse durch metallische Kontakte vollständig vermieden werden. Die zu untersuchenden Schichten, von kleinen Inseln bis hin zu großflächigen zusammenhängenden Filmen, werden mittels chemischer Gasphasenabscheidung, einem voll skalierbaren Verfahren, auf technologisch etablierten und funktionalen Substratmaterialien für hybride Bauelemente hergestellt. Durch optische Anregung können die resultierenden Modifikationen der elektrischen Transporteigenschaften mit derselben hohen räumlichen Auflösung wie etablierte optische Verfahren (Photolumineszenz oder Ramanspektroskopie) untersucht werden. Im Gegensatz zu diesen Verfahren ermöglichen akustische Oberflächenwellen eine direkte Untersuchung der räumlichen Variation der elektrischen Transporteigenschaften. Unser deutsch-amerikanisches Forscherteam wird insbesondere den Einfluss von Kompositionsgradienten in Übergangsdichalkogenid-Legierungen, Korngrenzen, lateralen Grenzflächen und anderen Imperfektionen auf die elektrischen Transporteigenschaften enträtseln. Im Bereich der Grundlagenforschung zielt dieses Projekt insbesondere auf die Untersuchung fortschrittlicher Übergangsdichalkogenid-Heterostrukturen in dem, mit konventionellen elektrischen Methoden oft schwer zugänglichen, aber technologisch höchst relevanten Hochfrequenz-Bereich zwischen 100 MHz und 3 GHz. Im Bereich der angewandten Forschung stehen die großflächig abgeschiedenen Filme im Mittelpunkt. Diese werden als bildgebendes aktives Medium einer akustisch, Kontakt-frei abfragbarer Kamera zum Einsatz kommen. Durch Einbau eines Komositionsgradienten soll diese Kamera zu einem Spektrometer weiterentwickelt werden. Beide prototypischen Bauelemente sind vollständig kompatibel mit der etablierten Oberflächenwellen-Technologie und mittels RF-ID tags auch funkabgefragt werden. In diesem Projekt werden die komplementären Expertisen der beiden beteiligten Arbeitsgruppen, der Untersuchung optisch aktiver Nanosysteme an der Universität Augsburg und der Herstellung und Untersuchung von Übergangsmetalldichakogeniden an der University of California, Riverside gebündelt. Die Forschung verspricht ein tiefes, fundamentales Verständnis des Ladungsträgertransports in Übergangsmetalldichalkogeniden mit Defekten, Heterogrenzflächen oder anderen lokalen Variationen der Materialeigenschaften. Das gewonnene Wissen ist die Basis für die Entwicklung von zukünftigen Bauelementen, die Heterostrukturen in diesen Schichten als funktionales Element enthalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Ludwig Bartels; Professorin Dr. Ursula Wurstbauer
• Mitverantwortliche: Dr. Andreas Hörner; Professor Dr. Achim Wixforth