Untergrund beeinflusst Halbleiter-Monolagen

Halbleitermaterialien stecken in vielen Geräten, beispielsweise in Bau­teilen von Computern, in Solar­zellen, in Photo­detek­toren und Leucht­dioden. „Interes­santer­weise werden einige Halb­leiter wie Wolfram­di­selenid, Molybdän­di­sulfid und andere erst beim Über­gang vom drei­dimen­sio­nalen Kristall zum zwei­dimen­sio­nalen Material optisch aktiv“, sagt Lorenz Maxi­milian Schneider von der Uni Marburg. Schneider und seine Kollegen um Arash Rahimi-Iman haben jetzt erforscht, wie sich bekannte Materi­alien ver­halten, wenn sie als Mono­lage vor­liegen. Darunter versteht man ultra­dünne Schichten, deren Schicht­dicke nur so groß ist wie ein ein­zelnes Molekül – es liegen also niemals mehrere Mole­küle über­ein­ander.

Das Team brachte Wolframdiselenid auf eine ganze Reihe von verschie­denen Unter­gründen oder Sub­straten auf, um sie anschlie­ßend optisch zu unter­suchen. „Mit eigens in Marburg herge­stellten, zwei­dimen­sio­nalen Materi­alien bestand ein Pool von Proben, die sehr syste­ma­tisch ver­glichen werden konnten“, erläutert Team-Mitglied Sina Lippert. „Dadurch konnten wir neue Aus­sagen über den Ein­fluss des Substrat­mate­rials auf optische Eigen­schaften von Wolfram­di­selenid treffen.“ Unter anderem beein­flusst der Unter­grund offen­bar stark, wie schnell Quasi­teil­chen zer­fallen, Paare aus Elek­tronen und Löchern, also Stellen im Halb­leiter, an denen Elek­tronen fehlen. Beim Zer­fall strahlt das Material Licht ab, das zur Messung genutzt werden kann.

„In Zukunft möchten wir die Arbeiten in Richtung gesta­pelter Schicht­systeme aus­weiten“, erklärt Rahimi-Iman. Dabei geht es darum, drei­dimen­sio­nale Halb­leiter aus verschie­den­artigen 2D-Materi­alien nach Belieben zusam­men­zu­setzen, zum Beispiel für Photo­detek­toren, Solar­zellen oder Leucht­dioden.

PUM / RK