Projektbeschreibung
Steuerung der elektronischen Eigenschaften von Feststoffen mittels Licht könnte zu neuartigen optoelektronischen Geräten führen
Feststoffe können auf der Grundlage ihrer Leitfähigkeit (oder ihres Widerstands) und ihrer Energiebänder als Metalle, Halbleiter oder Isolierstoffe eingestuft werden. Die Energie von Elektronen in isolierten Atomen unterscheidet sich von der in Feststoffen, in denen Elektronen benachbarter Atome sehr nah aneinander geraten und sich manchmal sogar überlappen. Während Elektronen in freien Atomen diskrete Energieniveaus haben, bilden ihre verfügbaren Energiezustände in Feststoffen sogenannte „Energiebänder“. Isolierstoffe zeichnen sich durch eine große Lücke zwischen dem Energieband stabilerer Elektronen und dem „erregbarerer“ Elektronen aus, wohingegen Metalle durch überlappende Bänder gekennzeichnet sind. Das EU-finanzierte Projekt DANCE untersucht neuartige optische Verfahren zur Steuerung der Energiebänder von Feststoffen und öffnet so die Tür zu neuen optoelektronischen Geräten und Anwendungen.
Ziel
The band structure of solids is mainly determined by the orbital overlap between neighboring atoms. Therefore, electronic properties are commonly controlled via the chemical composition that determines the relevant structural parameters such as bond angles and lengths. DANCE will use a radically different approach where control of the effective orbital overlap is achieved by periodic modulation of the solid with strong mid-infrared and terahertz light fields. In this way, DANCE will control the band structure including topology, many-body-interactions, and spin. The induced band structure changes will be investigated with time- and angle-resolved photoemission spectroscopy.
I will implement two different driving schemes that either coherently modulate the atomic positions or the momentum of the Bloch electrons. Resonant excitation of infrared-active phonon modes results in a periodic modulation of the band structure at twice the driving frequency and, thus, a modified average band structure. In addition, non-linear coupling to Raman-active phonons leads to new quasi-static crystal and band structures. Coherent modulation of the Bloch electrons momentum becomes possible if the scattering time is bigger than the inverse driving frequency and is predicted to result in various topological phase transitions as well as dynamical localization of carriers. I will apply this approach to different low-dimensional solids with strong electron-phonon coupling and Dirac materials with long scattering times.
DANCE will address the following key questions: Can we switch between metallic, insulating and topological phases? Can we shape the potential energy surface of the solid to stabilize symmetry-broken ground states? Can we generate artificial magnetic fields to control the electron spin? The success of DANCE will establish dynamical band structure engineering as a new method for electronic structure control and pave the way for novel optoelectronic and optospintronic devices.
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. Siehe: Das European Science Vocabulary.
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- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Elektromagnetismus und Elektronik Optoelektronik
- Naturwissenschaften Mathematik reine Mathematik Topologie
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Atomphysik
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Optik Spektroskopie
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Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
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Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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H2020-EU.1.1. - EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
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Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
ERC-STG - Starting Grant
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2019-STG
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
93053 Regensburg
Deutschland
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.