Einstellbare kurzperiodige Übergitter in Graphen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Jonathan Eroms
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426094608

Für periodisch moduliertes Graphen sind eine Anzahl elektronischer Effekte vorhergesagt worden. Besonders interessant sind die Änderungen der Bandstruktur, die durch das Übergitterpotential entstehen. Für eindimensionale Übergitter erwartet man eine Anisotropie der Fermifläche, sowie das Auftreten neuer Dirac-Punkte bei Ladungsneutralität. Letzteres sollte sich im Quanten-Hall-Effekt durch eine Änderung der Abfolge der quantisierten Niveaus manifestieren. Für zweidimensionale Übergitter findet man zusätzliche Diracpunkte ober- und unterhalb des Ladungsneutralitätspunktes, sowie im Magnetfeld das von Hofstadter vorhergesagte selbstähnliche Spektrum, das von der Zahl der Flussquanten pro Einheitszelle gesteuert wird. Während für zweidimensionale Übergitter in Graphen auch der experimentelle Nachweis, zum Beispiel vom Hofstadter Spektrum, erbracht wurde, sind die Vorhersagen für graphen-spezifische Übergittereffekte mit eindimensionalen Potentialen bisher nicht experimentell bestätigt worden. In diesem Projekt wollen wir hochbewegliches Graphen, das in Bornitridschichten eingebettet ist, einem einstellbaren, kurzperiodigen Potential aussetzen, das über eine strukturierte Mehrlagengraphenschicht kontrolliert wird. Dieser Ansatz hat uns bereits erlaubt, Kommensurabilitätsoszillationen in ballistischem Graphen nachzuweisen. Nun sollen die vorhergesagte Anisotropie der Fermikontur und die zusätzlichen Diracpunkte nachgewiesen werden. Neben Quanten-Hall und Shubnikov-de Haas Messungen soll insbesondere die Anisotropie der Fermifläche über magnetische Fokussierungsexperimente nachgewiesen werden. Darüber hinaus könnte die Umklapp-Elektron-Elektron-Streuung am Rand der Übergitter-Brillouinzone zu einem temperaturabhängigen Anstieg des Widerstandes führen. Zudem sollen auch Experimente zu Bloch-Oszillationen in Graphen-Übergittern durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Japan
• Kooperationspartner: Dr. Takashi Taniguchi