Die mikroskopischen Eigenschaften von Graphen
Graphen ist eines der faszinierendsten Materialien des 21. Jahrhunderts. Insbesondere zwei- und mehrschichtiges Graphen ist vielversprechend für die Nano-Elektronik und -Photonik, da ein externes elektrisches Feld zwischen den Lagen eine Bandlücke erzeugen kann. Neben diesen außergewöhnlichen Transporteigenschaften weisen solche Systeme auch interessante Phonon-Anomalien auf. Die elektronischen Eigenschaften und Transportmerkmale von Graphen sind weitestgehend von der Stärke und Beschaffenheit der Elektronen-Gitter-Interaktionen und der Gitterdynamik bestimmt. Die Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts "Quantum interference and electro-phonon anomalies in graphenes" (QUANTUMPHANOGRAPHENE) trugen deutlich zur Erkennung der mikroskopischen Mechanismen bei, welche die Aktivität infraroter Phononen in Graphen-basierten Werkstoffen und ihre Wirkung auf die optische Leitfähigkeit bestimmen. Die Analyse der Phonon-Anomalien brachte die Mechanismen ans Licht, die hinter den Eigenschaften der Elektron-Gitter-Interaktion stehen, wodurch eine asymmetrische Phonon-Linienform definiert wurde. Die Projektmitglieder untersuchten die Gegenwart solcher Linienformen, die als Fano-Asymmetrien bekannt sind und eine direkte Untersuchung der Teilchen-Loch-Anregungen in Verbindung mit der Elektron-Phonon-Interaktion ermöglichen. Die Fano-Asymmetrie sowie Phonon-Spitzenintensität war stark von der externen Gatespannung abhängig. Des Weiteren beleuchteten Vergleiche mit experimentellen Messwerten die verschiedenen Inter-Band-Anregungen, die an den verschiedenen Messorten vorherrschten. Die quantitative Analyse der optischen Phonon-Spektraleigenschaften erwies sich als wirksames Verfahren, um die elektronischen Eigenschaften mehrschichtiger Graphenwerkstoffe zu ermitteln. Diese Eigenschaften umfassen die Anzahl der Schichten, Stapelreihenfolge, Gegenwart einer Bandlücke, intrinsische Dotierungsstufe sowie kontrollierte Dotierung durch Feldeffekte. Durch die erzielten Fortschritte konnten sich die Projektwissenschaftler auch auf die Bestimmung der physikalischen Eigenschaften anderer 2D-Dichalkogenid-Materialien konzentrieren, die ähnliche Eigenschaften wie Graphen aufweisen. Die Arbeit wurde auf die Untersuchung ihrer Eigenschaften in Bezug auf Elektronik, Screening, Supraleitfähigkeit und Elektroelastizität ausgerichtet. Mit präziser Kontrolle über die elektronischen Eigenschaften und Transportmerkmale wird Graphen zu einem bemerkenswert flexiblen Werkstoff für elektronische Nanogeräte. Die Erkenntnisse des Projekts wurden über drei Veröffentlichungen in wissenschaftlichen Fachzeitschriften verbreitet.
Schlüsselbegriffe
Graphen, mikroskopisch, Transporteigenschaften, Nanomaßstab, Elektronik, Photonik, Bandlücke, Phonon, Phonon-Anomalien, elektronische Eigenschaften, Elektron, Gitter, Quanteninterferenz, optische Leitfähigkeit, Linienform, Fano-Asymmetrie, Dichalkogenid
