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Exzitonen - Schlüssel zur Erforschung neuartiger Quantenphänomene

Graphic illustration of exciton transfer in quantum materials

Eine der spannendsten Entwicklungen der letzten Jahre in der Festkörperphysik ist das Aufkommen von Moiré-Materialien, die entstehen, wenn zwei van-der-Waals-Schichten mit einer leichten Drehung oder einer Gitterfehlanpassung übereinandergeschichtet werden. Das daraus resultierende Moiré-Übergitter erzeugt ein periodisches Potential, das Quasiteilchen wie Elektronen und Exzitonen einengt und so zur Entstehung von Minibändern und stark korrelierten Zuständen führt. Ihre optischen und elektronischen Eigenschaften hängen entscheidend vom Verdrehungswinkel und der lokalen Anordnung der Atome ab, weshalb die strukturelle Kontrolle für die Bestimmung ihres Verhaltens von zentraler Bedeutung ist. Eine zentrale Herausforderung besteht darin, zu verstehen, wie zusätzliche Ladungsträger mit diesen Exzitonenzuständen interagieren und die daraus resultierenden Quantenphasen neu gestalten. 

Wir untersuchen wie Ladungsträgerdichte, Ausrichtung und externe Felder Moiré-Systeme beeinflussen, mit dem Ziel, wechselwirkungsgetriebene Exzitonenphasen zu identifizieren und das Verständnis von korrelierter Quantenmaterie in 2D-Halbleitern voranzutreiben.