Detailseite
Projekt
Ladungsträgerdynamik und Bandstruktur fern vom Gleichgewicht in proximity gekoppeltem Graphen
Antragstellerin
Professorin Dr. Isabella Gierz-Pehla
Fachliche Zuordnung
Experimentelle Physik der kondensierten Materie
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449119662
Die Verknüpfung von Graphen mit anderen 2D-Materialien ist ein vielversprechender Weg zur Entwicklung innovativer synthetische Quantenmaterialien mit maßgeschneiderten elektronischen Eigenschaften. Um diese Vision zu verwirklichen, vereint die interdisziplinäre Forschergruppe Experten für Probenwachstum, Charakterisierung, elektronische Strukturbestimmung, Korrelationseffekte, mikroskopischen und mesoskopischen (Magneto-)Transport und ultraschnelle Elektronendynamik. Das Projekt erforscht insbesondere ultraschnelle Ladungsträgerdynamik und transiente Bandstrukturen in verschiedenen graphenbasierten Heterostrukturen mittels zeit- und winkelaufgelöster Photoemissionsspektroskopie (trARPES), zeitaufgelöster Photoemissions-Elektronenmikroskopie (trPEEM) und zeitaufgelöster μARPES. Wir sind besonders interessiert an (1) Grenzflächen zwischen Graphen und 2D-Halbleitern, in denen auf die Photoanregung eine effiziente ultraschnelle Ladungstrennung folgt, die für Anwendungen im Bereich Solarzellen und Lichtdetektion, (2) Grenzflächen zwischen Graphen und topologischen Isolatoren für effiziente ultraschnelle Spininjektion in Graphen, (3) Grenzflächen zwischen Graphen und Mott-Isolatoren oder schweren Fermionenverbindungen, bei denen das Wechselspiel zwischen itineranten und lokalisierten Elektronen zu verschiedenen exotischen Grundzuständen führen kann, (4) Bilagen-Graphen mit unterschiedlichen Verdrehungswinkeln sowie (5) hoch dotiertes Graphen auf 2D-Gadolinium, Ytterbium und Terbium mit starker Elektron-Elektron- und Elektron-Phonon-Kopplung. Mit theoretischer Unterstützung aus Projekt T2 werden wir Antworten auf die folgenden Fragen suchen: (a) Können ultraschnelles PEEM und μARPES die Ladungsträgerdynamik einzelner Domänen in inhomogenen Proben aufdecken, wo herkömmliche trARPES versagt? (b) Finden wir Beweise für ultraschnellen Ladungs- und Spintransfer an den verschiedenen Grenzflächen? (c) Wie wirken sich Auger-Relaxationsprozesse auf die Nicht-Gleichgewichtseigenschaften der halbleitenden Kohlenstoff-Pufferschicht aus? (d) Beeinflusst der Verdrehungswinkel in Bilagen-Graphen die Ladungsträgerdynamik? (e) Sind elektronische Korrelationen notwendig, um ausgedehnte van-Hove-Singularitäten in hochdotiertem Graphen zu erklären? (f) Was passiert mit der transienten Bandstruktur von Heterostrukturen aus Graphen und 2D-Mott-Isolatoren, wenn wir Ladungsträger über die Mott-Lücke anregen? (g) Können wir universelle Merkmale in der Ladungsträgerdynamik identifizieren, die immer dann auftreten, wenn Graphen mit 2D-Halbleitern, topologischen Isolatoren oder Mott-Isolatoren gekoppelt wird? (h) Können wir durch Phononenpumpen transiente Bandstrukturen erzeugen? Die verschiedenen Probensysteme, die für diese Bemühungen erforderlich sind, werden von anderen Projekten bereitgestellt.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
