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Halbleiter-Moiré-Materialien mit starker Spin-Bahn-Kopplung

Dieses Projekt untersucht die Auswirkungen von Moiré-Übergittern (Abb. 1a und 1b) in Van-der-Waals-Homo- und -Heterodoppelschichten auf Basis halbleitender Übergangsmetalldichalkogenide, insbesondere MoSe₂, WSe₂ und WS₂. Moiré-Übergitter entstehen in diesen Strukturen durch unterschiedliche Gitterkonstanten der einzelnen Schichten und/oder durch einen von Null abweichenden Verdrillungswinkel (Abb. 1a).

In selenidbasierten Heterostrukturen (z. B. MoSe₂/WSe₂) tritt in unverdrillten sowie in kleinwinkelverdrillten Konfigurationen eine atomare Rekonstruktion auf. Im Gegensatz dazu bilden Sulfid-Selenid-Heterodoppelschichten (z. B. MoSe₂/WS₂) aufgrund ihrer größeren Gitterfehlanpassung bereits ohne Verdrillung Moiré-Übergitter.

Zur experimentellen Untersuchung werden niederfrequente resonante Raman-Spektroskopie (z. B. Abb. 1c), kontinuierliche- und zeitaufgelöste Photolumineszenzmessungen sowie Pump-Abfrage-Spektroskopie eingesetzt.

Abb. 1 | (a) Schematische Darstellung einer verdrillten MoSe2-Homobischicht. Die grünen Pfeile und der grün schattierte Bereich markieren die Moiré-Superzelle, während die roten Pfeile die kristallographische Superzelle umreißen. (b) Hexagonale Brillouin-Zone von Schicht 1 mit reziproken Basisvektoren b1 und b2 der beiden verdrillten Schichten 1 und 2. g ist der reziproke Gittervektor des Moiré-Supergitters. (c) Niederfrequente Raman-Spektren einer Reihe verdrillter MoSe2-Homobischichten. Die kleinen Pfeile markieren Moiré-Phononen.

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