Kétdimenziós spin-pálya heterostruktúrák vizsgálata

Nyomtatóbarát változatNyomtatóbarát változat
Cím angolul: 
Investigation of 2D spin orbit hetetorstructures
Típus: 
BSc szakdolgozat téma - alkalmazott fizika
BSc szakdolgozat téma - fizikus
MSc diplomamunka téma - nanotechnológia és anyagtudomány
MSc diplomamunka téma - kutatófizikus
Félév: 
2019/20/2.
Témavezető: 
Név: 
Makk Péter
Email cím: 
peter.makk@mail.bme.hu
Intézet/Tanszék/Cégnév: 
BME Fizika tanszék
Beosztás: 
Docens
Elvárások: 

Alapos szilárdtestfizikai és kvantummechanikai előismeretek, jó angol nyelvtudás, motiváció kísérleti munkára.

 

Leírás: 

A grafén a szén kétdimenziós változata, melyet a grafit egyetlen atomrétege alkot, és a nanoelektronika talán legígéretesebb anyaga: kiváló elektromos vezetőképessége van, és a lineáris elektron spektrum következtében az elektronok sok tekintetben relativisztikus viselkedést mutatnak. Grafénben kiemelkedő mobilitású nanostruktúrák hozhatók létre és más kétdimenziós anyagokkal kombinálva alkalmas lehet elektron-optikai, spintronikai kísérletekre, illetve új, topológikus fázisok létrehozására.

A legelterjetebb módszer nagy mobilitású grafén minták létrehozására a grafén bór nitrid (BN) kristályok közé szendvicselésén alapul. Az elmúlt években rájöttek, hogy ezt a módszert tovább fejlesztve, kétdimenziós kristályokat kombinálva új anyagok hozhatók létre. Ezt a Lego-szerű építkezést „van der Waals engineeringnek” nevezik és több ígéretes építőelemet azonosítottak, amiből egyrétegű, kétdimenziós anyag hozható létre. Ezek között félvezető, szupravezető, mágneses, vagy nagy spin-pálya csatolással rendelkező anyagok is találhatók, és ezen anyagokat grafénra helyezve a grafénben szupravezető korrelációk vagy spin pálya kölcsönhatás hozható létre.

A diplomamunka célja ezen anyagok felhasználásával új egzotikus, fázisok létrehozása és ezek tanulmányozása. Több kísérlet utalt arra az elmúlt években, hogy a grafénban például egy kvantum spin-Hall állapot hozható létre. Érdekes rendszer például a két-rétegű grafén, amit erős spin-pálya anyagokhoz csatolva megmutatták, hogy egy igen izgalmas szintetikus spin-pálya köcsönhatás hozható létre benne.

A diplomamunka keretében a jelölt bekapcsolódna új kétdimenziós heterostruktúrák fejlesztésébe, melynek során a a grafént egyéb egzotikus anyagokkal kombinálva (pl. erős spin-pálya kölcsönhatású Wse2) a grafénben létrejövő spin-pálya kölcsönhatást vizsgálná. A kutatások elsőként a kétrétegű grafénra koncentrálnának annak izgalmas tulajdonságai miatt. A heterostruktúrákból elektron sugaras litográfia segítségével (gyenge lokalizációs és spin-szelep mérések, kvantum-Hall minták, stb.) és viselkedésüket alacsony hőmérsékleti mérésekben tanulmányozzuk. A kutatómunka szoros együttműködésben zajlik több nemzetközi partner intézettel.

Titkosítas: 
Hozzáférés nincs korlátozva