Valleytronik in van-der-Waals-Heterostrukturen: Durchbrechung der Inversionssymmetrie mit einem Twist

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Caterina Cocchi; Professor Dr. Giancarlo Soavi
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 547611111

Valleytronics, d. h. die Möglichkeit, Informationen in den Bandextremen (valleys) von Halbleitern zu schreiben, zu lesen und zu speichern, ist eine der vielversprechendsten Richtungen, um den ständig steigenden Bedarf an modernen Technologien zu decken. Insbesondere die auf zweidimensionalen Materialien und geschichteten Heterostrukturen basierende Valleytronics bietet einzigartige Vorteile, um die Herausforderungen der Miniaturisierung, des Energieverbrauchs und der Geschwindigkeit dank ultraschneller rein optischer Operationen zu bewältigen. Aus fundamentaler Sicht stellt sie außerdem eine außergewöhnliche Plattform zur Untersuchung von Symmetrien und Topologie in atomar dünnen Kristallen dar. Leider fehlt dem derzeitigen Stand der Technik in der Valleytronics ein einheitlicher Ansatz, was die Entwicklung dieser Technologie behindert. Mit WHAT-A-TWIST wollen wir das Gebiet der Valleytronics voranbringen, indem wir geschichtete Heterostrukturen aus zweidimensionalen Materialien als Plattform verwenden. Mit einer Kombination aus quantenmechanischen Ab-Initio-Methoden und neuartigen experimentellen Techniken, die auf nichtlinearer Spektroskopie basieren, werden wir nichtzentrosymmetrische geschichtete Heterostrukturen identifizieren und herstellen, die aus Übergangsmetalldichalkogeniden mit einer geraden Anzahl von Schichten bestehen. Wir werden ihre elektronischen und optischen Eigenschaften offenlegen und eine neue ultraschnelle und zerstörungsfreie Methode zum Nachweis der Talpolarisation demonstrieren. Auf diese Weise können wir die Rauminversion und die Zeitumkehrsymmetrie deterministisch kontrollieren, was zu abstimmbaren und steuerbaren Tal-Lebensdauern führt. Die in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse werden die Entwicklung der Valleytronics erheblich voranbringen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen