Epitaktische 2D-Materialien

Wir untersuchen das epitaktische Wachstum von zweidimensionalen Materialien mit dem Ziel, deren Qualität zu optimieren, so dass neu entstehende Eigenschaften von van der Waals-Heterostrukturen untersucht werden können.

Graphen ist nur das erste einer Vielzahl von zweidimensionalen (2D) Materialien mit einem breiten Spektrum an physikalischen Eigenschaften. Dazu gehören Isolatoren, Halbleiter, Metalle und auch Supraleiter. Einige von ihnen weisen darüber hinaus faszinierende Eigenschaften wie eine starke Spin-Bahn-Kopplung oder nichttriviale Topologien auf.

Da 2D-Materialien nur durch van-der-Waals-Wechselwirkungen zusammengehalten werden, ist man von den Zwängen der Gitteranpassung befreit und kann völlig neue künstliche Materialien schaffen, indem man nicht nur beliebige (einschichtige) Sequenzen stapelt, sondern auch den Verdrehungswinkel zwischen den Schichten sorgfältig kontrolliert. Durch dieses Konstruktionsprinzip ermöglichen van-der-Waals-Heterostrukturen ein Maß an maßgeschneiderten Materialeigenschaften, das sonst nur schwer zu erreichen ist. Konkret entwickeln wir neue Ansätze für verdrilltes zweischichtiges Graphen auf SiC(0001) [1, 2] (Einzelheiten siehe Graphen) und untersuchen die Grenzflächen zwischen Molekülen und 2D-Materialien [3].

Hexagonales Bornitrid (hBN) ist ein bekanntes und häufig untersuchtes zweidimensionales Material, da es eine große Bandlücke von fast 6 eV aufweist und damit ein Isolator ist. Das Aufwachsen von hochwertigem hexagonalem Bornitrid auf Metalloberflächen [4, 5, 6] bietet die Möglichkeit, atomar dünne Isolierschichten zu erzeugen.