Optimierung der Eigenschaften von zweidimensionalen Übergangsmetall-Dichalkogenide Nanomaterialien für die thermoelektrische Energieumwandlung.

• Antragstellerin: Dr. Tetiana Tavrina
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566166272

Dieses Projekt hat das Ziel, die thermoelektrischen (TE) Eigenschaften einer neuartigen Materialklasse zu untersuchen. Es handelt sich um zweidimensionale (2D) Übergangsmetall-Dichalkogenide (TMDCs) MoS2, MoSe2 und andere. Diese Materialien werden aufgrund ihres vielversprechenden Potenzials für TE-Anwendungen aufgrund ihrer einzigartigen Struktur, außergewöhnlichen mechanischen und optischen Eigenschaften, halbleitenden Besonderheiten und Gerätefunktionen ausgewählt. Der Schwerpunkt liegt darauf, zu verstehen, wie die Dimensionalität und der Quantenkonfinierungseffekt ihre thermoelektrische Effizienz beeinflussen. Die Forschung wird die Herstellung hochwertiger Proben von 2D TMDC-Nanomaterialien mit variierenden Zusammensetzungen und strukturellen Parametern, wie Materialdicke, Anzahl der Schichten und Heterostrukturen aus verschiedenen TMDCs, umfassen. Durch die Verwendung fortschrittlicher Fertigungsmethoden wie mechanische Exfoliation, gefolgt von Stapeln mit Trockentransfer, Laserschneiden und Elektronenstrahllithografie werden Testmikrogeräte hergestellt. Die Ergebnisse werden mit einer Kombination aus optischer Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und Atomkraftmikroskopie (AFM) charakterisiert. Diese Proben werden dann detailliert auf ihre TE-Eigenschaften untersucht, einschließlich elektrischer Leitfähigkeit, Seebeck-Koeffizient und thermoelektrischer Leistungsfaktor über einen breiten Temperaturbereich. Diese Eigenschaften sind für die Bewertung der Gesamtleistung von TE-Geräten ausschlaggebend. Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse wird das Projekt geeignete TMDC-Monolagen und Heterostrukturen für hocheffiziente thermoelektrische Anwendungen identifizieren. Es wird auch wertvolle Einblicke in die Optimierung der TE-Effizienz von 2D TMDC-Nanomaterialien geben und deren Weiterentwicklung für die Herstellung effizienter, großflächiger thermoelektrischer Geräte für Anwendungen in der realen Welt unterstützen.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle