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Tuning the electronic structure of two-dimensional semiconductor junctions

Description du projet

Nouvelles approches pour contrôler les jonctions de semi-conducteurs en 2D

Les semi-conducteurs bidimensionnels (2D) sont à l’avant-garde de la nanoélectronique en raison de leur potentiel à créer les plus petits dispositifs électroniques possibles, tels que les jonctions latérales. Ces minuscules systèmes sont essentiels pour comprendre l’alignement des bandes, la courbure des bandes et les régions d’épuisement, qui déterminent les applications technologiques de ces dispositifs. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie (MSCA), le projet 2D-In-Tune étudiera ces jonctions en utilisant des matériaux 2D avancés tels que les dichalcogénures de métaux de transition, placés sur des surfaces spéciales telles que le nitrure de bore hexagonal ou le graphène. En ajoutant des atomes invités entre les couches, les chercheurs ont pu affiner les matériaux sans modifier leurs propriétés. Les résultats du projet permettront de mieux comprendre la courbure des bandes et d’introduire des méthodes innovantes pour détecter et cartographier les niveaux d’énergie.

Objectif

Lateral junctions between two-dimensional (2D) semiconductors are conceptually the smallest possible electronic devices. This project investigates the basic physics of these systems as the type of band alignment, the band bending and depletion region, which are decisive parameters for any application. Semiconductor junctions composed of 2D transition metal dichalcogenides (TMDs) will be prepared on hexagonal boron nitride (hBN) or graphene (Gr) on Ir(111). The use of the single-crystalline metal substrate allows the application of surface science methods for preparation and characterization, while the ultrathin buffer layer leaves the intrinsic properties of TMDs undisturbed. Intercalation of guest atoms between the buffer layer and Ir will be used as an elegant and non-invasive method for doping the TMDs. This will also tune intrinsic band bending at the 1D-interface of the TMD junctions, which is yet to be explored for various 2D systems. To separate the effect of inhomogeneous doping and inhomogeneous structure, two types of lateral TMD junctions will be prepared: Homojunctions will be achieved by doping only one part of the TMD island by extending it over the interface of intercalated patches in hBN. Heterojunctions will be composed of two different TMD materials grown on homogeneous vdW substrate, either fully intercalated or pristine. Samples will be prepared by combining two TMDs (ReS2 and WS2) and two dopants (n and p). Scanning tunneling spectroscopy (STS) and Kelvin probe force microscopy (KPFM) will be used for the characterization of the 1D-interfaces and the reconstruction of the band diagrams. Dielectric screening induced by the substrate will be analyzed by comparing values of the band gaps and shifts of critical energy points between different systems. This will deepen the understanding of the origin of band bending in 2D systems. Inelastic electron tunneling spectroscopy (IETS) will be used as a potentially new technique for detecting excitons.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2022-PF-01

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Coordinateur

UNIVERSITAET SIEGEN
Contribution nette de l'UE
€ 173 847,36
Adresse
ADOLF REICHWEIN STRASSE 2A
57076 Siegen
Allemagne
Région
Nordrhein-Westfalen Arnsberg Siegen-Wittgenstein
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (1)