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Projekt
Dunkle Exzitonen: Energielandschaft, Dynamik, Transport und korrelierte Phasen
Antragsteller
Professor Dr. Stefan Mathias; Dr. Marcel Reutzel
Fachliche Zuordnung
Experimentelle Physik der kondensierten Materie
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535247173
Das Ziel des Projektes ist es die Energielandschaft, Dynamik, Transporteigenschaften und korrelierte Wechselwirkungen von intralagen, hybriden und interlagen Exzitonen in zwei-dimensionalen Halbleitern zu untersuchen. Obwohl ähnliche Fragen bereits intensiv untersucht werden verspricht unser Projekt einen komplementären Ansatz zu offenen Fragestellungen: Wir haben in den letzten Jahren ein neues Experiment zur zeit- und winkelaufgelösten Photoemissionsspektroskopie (trARPES) entwickelt, welches zum Studium von exfolierten van-der-Waals Heterostrukturen genutzt werden kann. Wir können die Formations- und Zerfallsdynamik von hellen und dunklen Exzitonen auf ultrakurzen Zeit- und Längenskalen untersuchen (55 fs Zeit-, 150 meV Energie-, 0.04 1/A Impuls- and 500 nm Realraumauflösung). Im Rahmen des SPP planen wir die Vielseitigkeit des trARPES Experimentes auszunutzen um die raumzeitliche Dynamik von hellen und dunklen Exzitonen in exfolierten Heterostrukturen von Übergangsmetall-Dichalkogeniden (TMDs) zu charakterisieren. Ziel ist es die Exzitonendynamik und korrelierte Wechselwirkungen mit der Moiré Wellenlänge (d.h., Drehwinkel), durch die Unterdrückung von interlagen Wechselwirkung mit hBN Entkopplungslagen und durch die gezielte Manipulation von lokalen Verspannungen in der Probe zu kontrollieren. Dazu fokussieren wir uns auf drei Schwerpunkte: (i) Wir werden TMD/TMD und TMD/hBN/TMD Heterostrukturen untersuchen um den Einfluss des Moiré Potentiales auf die Ausbildungsdynamik von interlagen Exzitonen zu charakterisieren. (ii) Wir werden Diffusionsprozesse von hellen und dunklen Exzitonen unter Anwesenheit des Moiré Potentials, hBN Entkopplungslagen und lokalen Verspannungen der Probe untersuchen. (iii) Zuletzt ist es das Ziel die Stabilisierung von Kondensaten dunkler Exzitonen in TMD/hBN/TMD Heterostrukturen nachzuweisen. Das große Ziel ist hier die Charakterisierung der Kondensate mit Hilfe der Orbitaltomographie.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
