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Polarized 2D Materials Inspired by Naturally Occurring Phyllosilicates

Descrizione del progetto

Elettronica di polarizzazione 2D basata su fillosilicati sostenibili

Nonostante il numero crescente di materiali 2D isolati, la maggior parte della ricerca si è concentrata sui cristalli singoli sintetici. I cristalli di Van der Waals, compresi i fillosilicati, sono una famiglia diversificata di minerali 2D non tossici e abbondanti che si trovano nei terreni e nelle argille e che promettono un’elettronica sostenibile e biodegradabile. È importante notare che il campo dell’elettronica 2D è dominato dalla ricerca sul nitruro di boro esagonale, mentre gli isolanti di Van der Waals 2D sono gravemente sottorappresentati. Il progetto POL_2D_PHYSICS, finanziato dal CER, intende risolvere questo problema, esplorando l’uso dei fillosilicati come dielettrici di gate, isolanti magnetici e isolanti ferroelettrici. Il progetto prevede la sintesi di cristalli singoli e film sottili, il drogaggio del trasferimento di carica e l’implementazione dei materiali in una pionieristica elettronica polarizzata 2D multifunzionale.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-STG

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Istituzione ospitante

MONTANUNIVERSITAET LEOBEN
Contributo netto dell'UE
€ 1 372 855,00
Indirizzo
FRANZ JOSEF STRASSE 18
8700 Leoben
Austria
Regione
Südösterreich Steiermark Östliche Obersteiermark
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 499 630,00

Beneficiari (2)