Aufbau von van-der-Waals-Heterostrukturen

In unserem Labor bauen wir Heterostrukturen aus abgeschälten Flocken geschichteter Materialien mit Hilfe neuartiger polymerbasierter Herstellungsverfahren auf, die eine Manipulation der Flocken mit Mikrometerpräzision ermöglichen und gleichzeitig atomar saubere Oberflächen und Grenzflächen gewährleisten.

Van-der-Waals-Materialien (vdW) haben eine geschichtete Kristallstruktur, die aus atomar dünnen Schichten mit starken chemischen Bindungen innerhalb der Ebene besteht, die aber nur schwach mit den benachbarten Schichten verbunden sind. Die sich daraus ergebende zweidimensionale Beschaffenheit der Schichten führt häufig zu einzigartigen Eigenschaften, insbesondere wenn eine einzelne Schicht isoliert ist, was vdW-Materialien nicht nur für die Grundlagenforschung, sondern auch für Anwendungen interessant macht. Seit der Entdeckung von Graphen wurden viele andere vdW-Materialien mit einem breiten Spektrum von Eigenschaften synthetisiert - von isolierend bis supraleitend und magnetisch. Aufgrund der schwachen Kopplung zwischen den Schichten können wir atomar dünne Schichten von vdW-Materialien isolieren und sie kontrolliert manipulieren. Wir entwickeln unsere Verfahren zur Herstellung von Heterostrukturen ständig weiter und haben vor kurzem eine "Trocken-Transfer-Flip-Methode" entwickelt, die eine vollständige In-situ-Präparation von Heterostrukturen aus luftempfindlichen Materialien unter Beibehaltung atomar sauberer Oberflächen ermöglicht. Mit dieser Technik sind wir in der Lage, Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften zu kombinieren, um die Eigenschaften von Heterostrukturen durch Näherungseffekte zu beeinflussen, z. B. um topologische Supraleitung zu erreichen. [1].

Darüber hinaus untersuchen wir, wie eine kontrollierte Fehlanpassung der Atomgitter in zwei oder mehr Schichten, z. B. durch Rotationsversatz, zu Moiré-Effekten führt, die die elektronischen Eigenschaften der Materialien insgesamt verändern können [2, 3] (siehe auch unsere Arbeit über verdrehte Graphen-Grenzflächen).