Projektbeschreibung
Die ultraschnelle Dynamik in zweidimensionalen Materialien steuern
Beim Übereinanderstapeln einschichtiger Materialien entstehen Werkstoffe mit einzigartigen elektrischen und optischen Eigenschaften. Den Schlüssel zu den vielfältigen Eigenschaften der gestapelten Schichtmaterialien bildet die Zwischenschichtkopplung, womit die Wechselwirkung zwischen den benachbarten Atomschichten bezeichnet wird. Neuere Studien haben gezeigt, dass die Zwischenschichtkopplung mit einem elektrischen Feld außerhalb der Ebene auf Atomschichten moduliert werden kann. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierte Projekt UCoCo zielt darauf ab, die Mechanismen zu erforschen, welche die Zwischenschichtkopplung im ultraschnellen Zeitbereich mithilfe eines elektrischen Terahertz-Felds außerhalb der Ebene steuern. Der vorgeschlagene Ansatz könnte Untersuchungen der ultraschnellen Steuerung von Quantenphasen in verschiedenen geschichteten Materialien ermöglichen. Auch Anwendungen als optoelektronische und rein optische ultraschnelle Schalter sind denkbar.
Ziel
Layered two-dimensional materials are novel quantum materials considered as the basis for future-generation electronics. The electronic and optical properties of such materials critically depend on so-called interlayer coupling – the interaction between the neighboring atomic layers within the material. What is of particular interest is that one can modulate this interlayer coupling, and thereby the material’s properties, by applying an electric field in the out-of-plane direction of the atomic layers.
In this project, I focus on a typical semiconductor layered material called transition-metal dichalcogenides (TMDC). In TMDC, bandgap modulation with DC electric fields was recently achieved. However, the limitation of the modulation speed remains yet unclarified. In addition, the expected insulator-metal transition at the strong-field limit has not yet been realized because the required strong field causes a dielectric breakdown of the material.
This project aims to (1) Realize ultrafast control of electronic properties of layered materials via direct ultrafast manipulation of interlayer coupling, (2) Identify the speed limitations to this controlling mechanism, and (3) Realize the insulator-metal transition in the layered material via the ultrafast control scheme.
To investigate the ultrafast dynamics, I will utilize the terahertz technology, which enables us to apply a very short pulse of an electric field - a terahertz pulse - to the material and observe the change of its optical properties in an ultrafast timescale. A newly proposed micrometer-sized device, which converts an incident terahertz pulse to a strong out-of-plane electric field on TMDC, will enable ultrafast property control.
The proposed scheme will be applicable for the ultrafast control of quantum phases in various layered-material systems. It is also expected to be applied as optoelectronic and all-optical ultrafast switches, which are important milestones for future ultrafast technologies.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Das Projektteam hat die Klassifizierung dieses Projekts bestätigt.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Das Projektteam hat die Klassifizierung dieses Projekts bestätigt.
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2021-PF-01
Andere Projekte für diesen Aufruf anzeigenFinanzierungsplan
HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF -Koordinator
33615 Bielefeld
Deutschland