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Polarized 2D Materials Inspired by Naturally Occurring Phyllosilicates

Projektbeschreibung

2D-Polarisationselektronik auf der Basis von nachhaltigen Schichtsilikaten

Trotz der wachsenden Zahl isolierter 2D-Materialien war die Forschung hauptsächlich auf synthetische Einkristalle fokussiert. Van-der-Waals-Kristalle, einschließlich Schichtsilikaten, sind eine vielfältige Familie ungiftiger und reichlich vorhandener 2D-Mineralien, die in Böden und Tonerde vorkommen und eine nachhaltige, biologisch abbaubare Elektronik in Aussicht stellen. Bedeutsamerweise ist das Gebiet der 2D-Elektronik von der Erforschung von hexagonalem Bornitrid dominiert, während van der Waalsche 2D-Isolatoren stark unterrepräsentiert sind. Das ERC-finanzierte Projekt POL_2D_PHYSICS möchte die Verwendung von Schichtsilikaten als Gate-Dielektrika, magnetische Isolatoren und ferroelektrische Isolatoren untersuchen. Im Rahmen des Projekts werden Einkristalle und Dünnschichten künstlich hergestellt, die Ladungstransferdotierung weiterentwickelt und die Materialien in einer wegweisenden multifunktionalen 2D-Polarisationselektronik eingesetzt.

Ziel

Since the last decade, the number of isolated two dimensional (2D) materials keeps growing exponentially. The research community relies predominantly on synthetic single crystals, remaining limited to the variations of only several material classes. Naturally occurring van der Waals (vdW) crystals – 2D minerals – offer wider structural and compositional variety, but remain largely unexplored. Further, developing nanotechnology based on non-toxic and abundant surface minerals found in soils and clays will ensure sustainable, environmentally friendly, and biodegradable electronics.

Recently, the focus of 2D electronics is largely on novel semiconductors, and spontaneously polarized materials. The number of vdW insulators is extremely disproportional to both semiconductors and metals. Almost exclusively the entire field relies on hexagonal boron nitride. Surely, this cannot be the only technologically relevant system, and new members would also open unexplored pathways in device design and functionality.

With my project POL_2D_PHYSICS, I aim to introduce and establish a class of phyllosilicates as a multifunctional 2D materials platform. My project will explore their limits with respect to three applications: as gate dielectrics, as magnetic insulators, and as ferroelectric insulators. Starting from minerals, I will study their structure property relation. To bridge the gap between an interesting concept and a potential future technology, I will develop pathways to synthesize phyllosilicate single crystals and thin films with targeted properties for applications in 2D electronics.

If successful, the project will develop scalable novel concepts in charge transfer doping, and implement the proposed materials class into multifunctional 2D polarization electronics. With high risk goals of delivering novel and air stable multiferroic and neuromorphic systems, POL_2D_PHYSICS has the potential to fundamentally impact the future of 2D electronics.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2022-STG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

MONTANUNIVERSITAET LEOBEN
Netto-EU-Beitrag
€ 1 372 855,00
Adresse
FRANZ JOSEF STRASSE 18
8700 Leoben
Österreich
Region
Südösterreich Steiermark Östliche Obersteiermark
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 499 630,00

Begünstigte (2)