Forschung

Die AG Quantenoptoelektronik forscht an halbleitenden Übergangsmetall-Dichalkogeniden (TMDs) als grundlegenden Bausteinen für komplexe Quantensysteme. In ihrer einschichtigen Form weisen TMDs je nach Materialwahl eine direkte Bandlücke auf, die vom Terahertz- bis zum Ultraviolettbereich reicht. Sie interagieren stark mit Licht und bilden gebundene Exzitonen, die auch bei erhöhten Temperaturen stabil und nachweisbar bleiben. Ihre reduzierte Dimensionalität, kombiniert mit großen effektiven Ladungsträgermassen und geringer kinetischer Energie, führt zu ausgeprägten Elektron-Elektron- und Elektron-Exziton-Wechselwirkungen. Wenn sie zu mehrschichtigen Heterostrukturen gestapelt werden, entstehen zusätzliche Exzitonenspezies, bei denen sich Elektronen und Löcher in unterschiedlichen Schichten befinden. Diese Eigenschaften machen TMDs und ihre Heterostrukturen zu einer hochgradig abstimmbaren Plattform für Vielteilchenwechselwirkungen und stark korrelierte Quantenphasen, darunter Mott-Isolatoren, Wigner-Kristalle und Exziton-Isolatoren.

Unsere Forschung verbindet Nanofabrikation, Optik und elektrischen Transport in der Realisation und Untersuchung dieser komplexen Systeme.