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Projekt
Fingerprinting, Tailoring und Transport von Exzitonen in verspannten 2D-Heterostrukturen
Antragsteller
Professor Dr. Kirill Bolotin
Fachliche Zuordnung
Experimentelle Physik der kondensierten Materie
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535356462
Heterostrukturen von 2D-Halbleitern weisen neuartige Phänomene auf, die von exzitonischer Kondensation bis hin zu wechselwirkungsgesteuertem Ferromagnetismus in Moiré-Gittern reichen. Es werden neue Werkzeuge benötigt, um diese Phänomene zu untersuchen und zu kontrollieren. Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines experimentellen Werkzeugkastens auf der Grundlage von Strain-Engineering, um Exzitonen in solchen 2D-Halbleiter-Heterostrukturen zu identifizieren, zu erzeugen und zu transportieren. Mit “Identifizierung" meinen wir die Identifizierung der Position von Exzitonen im Impulsraum, wodurch der Charakter der derzeit diskutierten Zustände enträtselt wird. Dazu nutzen wir die Tatsache, dass sich verschiedene Teile der Brillion-Zone von 2D-Heterostrukturen bei Belastung unterschiedlich schnell verschieben. Mit dem Begriff "Erzeugen" meinen wir die Schaffung von emergenten Zuständen, die nur in belasteten Proben existieren. Ein solcher Zustand entsteht, wenn verschiedene Arten von Exzitonen (z. B. freie und lokalisierte) unter Belastung in eine energetische Resonanz gebracht werden, wodurch ein neuer hybridisierter Zustand entsteht. Eine andere Art von Zustand entsteht, wenn die Dehnung die Gitterkonstante verändert oder die Symmetrie des Moiré-Musters bricht. Unter “Transport” verstehen wir schließlich die Verwendung abstimmbarer inhomogener Dehnungsfelder zur Erzeugung einer effektiven Kraft, die auf Exzitonen wirkt. Dies führt bei verschiedenen Exzitonenspezies zu Langstreckentrichterbildung und Antitrichterbildung, zur Erzeugung lokalisierter Zustände durch Einschluss und zur Erzeugung korrelierter Zustände bei hoher Exzitonendichte. All diese Experimente beruhen auf einzigartigen Techniken, die wir kürzlich entwickelt haben, um homogene oder inhomogene Dehnungen mit einer in-situ einstellbaren Größe von bis zu 3 % auf saubere 2D-Materialien und ihre Heterostrukturen bei kryogenen Temperaturen anzuwenden. Wir werden mit anderen SPP-projekten zusammenarbeiten, um gespannte Moiré-Heterostrukturen abzubilden, zeitaufgelöste exzitonische Transportmessungen durchzuführen und theoretische Modelle für gedehnte Moirés zu entwickeln.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
