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Designing Many-Particle Wavefunctions in Mesoscopic Quantum Devices

Descripción del proyecto

Control de las interacciones entre excitones en semiconductores de grosor atómico

Los semiconductores de grosor atómico son materiales prometedores para los dispositivos fotónicos nanométricos. Sus propiedades fascinantes están determinadas, en gran medida, por los excitones (pares electrón-hueco ligados) que interactúan con cargas eléctricas, espines y fonones. En el proyecto MaPWave, financiado por las Acciones Marie Skłodowska-Curie, se sintetizarán dicalcogenuros de metales de transición y se aprovecharán las fuertes interacciones de muchos cuerpos (electrón-hueco) para generar condensados de excitones. Para estudiar las interacciones electrón-hueco, se utilizarán métodos avanzados de espectroscopia. El control de las interacciones fundamentales en semiconductores podría permitir diseñar dispositivos optoelectrónicos bidimensionales con funciones específicas.

Objetivo

Atomically thin semiconductors are emerging as an important class of quantum materials that provide groundbreaking functionalities in device architectures. In particular, tailoring quantum degrees of freedom associated with charge, spin and orbital quantum numbers, as well as twist angle, could enable novel electronic, spintronic, valleytronic and twistronic applications. These fascinating properties are all contained in the quantum mechanical wavefunctions associated with the charge carrying electrons and holes of the semiconductors. Here, I will prepare heterostructures of two-dimensional (2D) transition metal dichalcogenide semiconductors and use the strong many-body interactions in the materials to generate condensates of electron-hole pair excitations. The many-body wavefunctions of these so-called exciton condensates will be visualised for the first time using advanced photoemission spectroscopies that provide complementary access to the energy-, momentum-, time- and length-scales of the excitations. I hypothesise that this fundamental level of control of the underlying quantum mechanisms of the semiconductors will ultimately enable highly specific quantum engineering of 2D optoelectronic devices. I will combine my expertise on non-equilibrium femtosecond dynamics of 2D semiconductors with the capabilities of my host group at Aarhus University, Denmark, in order to gain access to multiple photoemission spectroscopy experiments with nanoscale spatial resolution and femtosecond time-resolution, as well as 2D material fabrication facilities. These new skills and networking opportunities will ultimately enable me to obtain a permanent academic position.

Régimen de financiación

HORIZON-AG-UN - HORIZON Unit Grant

Coordinador

AARHUS UNIVERSITET
Aportación neta de la UEn
€ 230 774,40
Dirección
NORDRE RINGGADE 1
8000 Aarhus C
Dinamarca

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Región
Danmark Midtjylland Østjylland
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
Sin datos