Sledenje oblikovanju domen med ultrahitrim preklapljanjem v van der Waals napravah
Oznaka in naziv projekta
N1-0290 Sledenje oblikovanju domen med ultrahitrim preklapljanjem v van der Waals napravah
N1-0290 Tracking domain formation during ultrafast switching of van der Waals devices
Logotipi ARIS in drugih sofinancerjev
Projektna skupina
Vodja projekta: dr. Dragan D. Mihailović
Sodelujoče raziskovalne organizacije: Povezava na SICRIS
Sestava projektne skupine: Povezava na SICRIS
Vsebinski opis projekta
V zadnjih desetletjih so neravnovesne poti za ultrahitro kontroliranje lastnosti materiala postale v središču intenzivne raziskovalne dejavnosti. Pojav, ki je še posebej primeren za uporabo, je ultrahitro preklapljanje stanja prek injekcije naboja. Edinstveno za takšno prehodanje med izolacijskim in prevodnim stanjem je prikazano pri nizkih temperaturah v materialu 1T-TaS2, kot modelnem dihalkogenidu prehodnih kovin. Tukaj beležimo sub-picosekundno, reverzibilno preklapljanje stanje, ki ga lahko sproži ultrahitri optični ali električni impulz. Pojav, kjer beležimo preklapljanje električne upornosti obeta nove energijsko učinkovite ultrahitre krio-spominske celice. Predlagane raziskave združujejo dve zelo aktivni raziskovalni področji: fiziko neravnovesja in nanofabrikacijo van der Waalsovih naprav. Na podlagi obstoječega sodelovanja med prijavitelji predlagamo nadaljevanje razvoja električnih 1T-TaS2 naprav in raziskovanje ustreznih preklopnih značilnosti „v realnem času“ (prek femtosekundne rentgenske difrakcije) in na mikro/nano skali (z STM), tunelska in rentgenska mikroskopija ter kontno razločna fotoemisijska spektroskopija. Poskusi bodo zagotovili neposreden vpogled v mehanizem, ki povzroča nizkotemperaturno izolatorsko osnovno stanje 1T-TaS2, ki kljub intenzivni raziskovalni dejavnosti še vedno predstavlja izziv za naše temeljno razumevanje in postavlja osnovo, na kateri se vsa njegova metastabilna rekonfiguracija naboja. Tesno povezana aktualna polemika se nanaša na vprašanje, ali je izolacijsko stanje mott isolator ali navaden polprevodnik. Nedavni rezultati kažejo, da bo razumevanje ureditve in zlaganja plasti v TaS2, ter konfiguracije domene v 2D ravnini v različnih ravnotežnih in neravnovesnih fazah ključnega pomena za rešitev tega vprašanja. Tukaj predlagamo obravnavo, ki upošteva vlogo tako rešetke kot elektronskih stopenj svobode, pa tudi razlike med površino in notranjostjo vzorca med ultra hitrim faznim prehodom. Poleg tega bo razvoj naprednejših naprav, na primer z integracijo fotoprevodnih stikal ali vgrajenih elektrod na čipu, omogočil ugotoviti, v kolikšni meri sta si optično in električno preklapljanje resnično podobna, kar predstavlja ključni podatek za nadaljnjo optimizacijo zmogljivosti preklapljanja v kriompomnilniku. Ti obeti združujejo ekipo s komplementarnim strokovnim znanjem in dostopom do edinstvene obstoječe infrastrukture. Projekt bo izkoriščal predvsem izdelavo najsodobnejših naprav, laboratorijsko karakterizacijo, pa tudi poskuse sipanja na sinhrotronih in rentgenskih laserjih s prostimi elektroni. Tam bo integracija ultra hitrih električnih pogonov dopolnila optične laserje, ki se običajno uporabljajo v shemah pump-probe. Nazadnje, raziskave bodo omogočile ne le raziskav ultrahitrega električnega preklapljanja 1T-TaS2, ampak bodo tudi utrle pot k in-operando pregledu kvantnih naprav in vezij s fotonskimi sondami.
Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani SICRIS.
Faze projekta in opis njihove realizacije
1. Faza
2. Faza
3. Faza