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Projekt
Maßschneidern der elektronischen Struktur von epitaktischem Graphene auf SiC
Antragstellerin
Dr. Kathrin Küster
Fachliche Zuordnung
Experimentelle Physik der kondensierten Materie
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449119662
Graphen, eine zweidimensionale Schicht aus hexagonal angeordneten Kohlenstoffatomen, ist aufgrund seiner hervorragenden mechanischen und elektronischen Eigenschaften eines der interessantesten Materialien der Gegenwart. Um Graphen in elektronischen Bauteilen einzusetzen ist es jedoch notwendig, seine elektronischen Eigenschaften zu steuern. Die Funktionalisierung durch Proximity Kopplung wird verwendet, um die elektronischen Eigenschaften zu modifizieren, während die strukturelle Integrität erhalten bleibt. Eines der vielseitigsten Substrate für die Herstellung von Graphen ist Siliziumkarbid (SiC) - ein Halbleiter mit großer Bandlücke. Durch Sublimation können Graphenschichten in Wafergröße hergestellt werden und eine direkte Integration in elektronische Bauteile ist möglich. Die Einlagerung von Atomspezies zwischen SiC und Graphen - die sogenannte Interkalation - ist eine weit verbreitete Methode, um die Eigenschaften von Graphen zu modifizieren und zu steuern. Auf diese Weise kann nicht nur die Dotierung von Graphen präzise eingestellt werden, sondern es können auch ansonsten instabile 2D-Materialien an der Graphen/SiC-Grenzfläche stabilisiert werden, die im Vergleich zu ihren 3D-Pendants deutlich andere Eigenschaften aufweisen können. In diesem Projekt, das Teil der Forschungsgruppe ist, wollen wir Interkalation und Oberflächenfunktionalisierung nutzen, um die elektronischen Eigenschaften von Graphen durch Proximity Kopplung gezielt zu verändern. Durch die Interkalation von Materialien, die einen großen Rashba-Effekt aufweisen, soll eine Spin-Aufspaltung in die π-Bänder von Graphen induziert werden, was eine Voraussetzung für die Implementierung von Graphen in Spintronik-Bauteile ist. Die Kombination masseloser Dirac-Elektronen von Graphen mit den flachen Bändern in schweren Fermionen-Materialien wird zu künstlichen Lieb-Gittern führen. Es wird erwartet, dass hochkorrelierte Zustände wie Spin- oder Ladungsdichtewellen oder Supraleitung entstehen. Die Interkalation von zwei Kohlenstoffschichten auf SiC, sogenanntem Monolagengraphen, mit stark elektrondotierenden Lanthaniden zwischen SiC und Graphen sowie in den Graphengalerien wird zu einem neuen Grad an Komplexität führen. Obwohl die Interkalation eine weit verbreitete Methode zur Funktionalisierung der Eigenschaften von Graphen ist, sind der genaue Mechanismus und der Einfluss von Defekten auf die Interkalationspfade nicht gut verstanden. Daher wollen wir die Interkalation von Graphen mit verschiedenen Defektkonzentrationen und Defektarten (Punktdefekte, Liniendefekte, ...) untersuchen, was dazu beitragen wird, Interkalationsrezepte für die Zukunft zu verbessern.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
