Ultraschnelle Spektroskopie von Übergangsmetall-Dichalkogenid-Mehrfachschichten

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Schüller
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 544403076

In diesem Projekt soll die Spin-, Valley- und Pseudospin-Dynamik in MoSe2- und WSe2-Mehrfachschichten in externen elektrischen und magnetischen Feldern untersucht werden. Das Projekt basiert auf unserer jüngsten Entdeckung von Pseudospin-Quantenschwebungen in MoSe2- und WSe2-Mehrfachschichten, die einen eher unerwarteten, Iagenparallelen g-Faktor ungleich Null dieser Materialien aufdeckten [Rai22]. Zeitaufgelöste Faraday-Elliptizität, transiente differentielle Transmission und zeitaufgelöste Photolumineszenzexperimente werden eingesetzt, um den Ursprung dieser Quantenoszillationen eingehend zu erforschen. Wir werden zeitaufgelöste optische Experimente in in der Ebene liegenden Magnetfeldern an gestapelten Multischichten vom R-Typ und H-Typ mit unterschiedlichen Schichtzahlen N vergleichen, beginnend mit N = 2, um den Ursprung der beobachteten Quantenschwebungen als innerhalb der Schicht oder zwischen den Schichten hervorzuheben. Durch den Vergleich der transienten differentiellen Transmission und der zeitaufgelösten Photolumineszenz an denselben Proben werden wir die Frage beantworten, ob die ultraschnelle Streuung von Elektronen vom K- zum Sigma-Valley der Mehrfachschichten in unseren Experimenten eine Rolle spielt oder nicht. Daraus können wir schließen, ob wir in den Experimenten Quantenschwebungen von Exzitonen oder nur von deren Lochteil an den K-Valleys sehen. Darüber hinaus nehmen wir an, dass die Größe des von Null verschiedenen lagenparallelen g-Faktors von Multischichten durch die Hybridisierung von Exzitonen innerhalb der Schicht mit Exzitonen zwischen den Schichten und möglicherweise auch denen zwischen übernächsten Schichten verursacht wird. Daher werden wir systematisch Mehrfachschichten untersuchen, beginnend mit N = 2, da Exzitonen zwischen übernächsten Schichten erst ab N = 3 möglich sind. Die Stark-Verschiebung, die durch ein elektrisches Feld senkrecht zur Ebene verursacht wird, wird verwendet, um die Valley-Lebensdauer von Exzitonen zu verlängern und die Hybridisierung von Exzitonen innerhalb der Schicht und jeder zweiten Schicht abzustimmen, um ihren Einfluss auf den g-Faktor und auf die Pseudospin-Quantenschwebungen zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen