Väitös teknillisen fysiikan alalta, M.Eng. Xin Huang

Väitöskirjan nimi: Different Is More---Selected Works in Heterostructures of Transition Metal Dichalcogenides

Tohtoriopiskelija: Xin Huang
Vastaväittäjä: professori Teemu Ojanen, Tampereen yliopisto
Kustos: professori Adam Foster, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysiikan laitos

Esittelyssä kaksi edistystä lateraalisissa ja vertikaalisissa heterorakenteissa sekä niiden uudessa fysiikassa.

Heterorakenne on komposiittirakenne, joka koostuu erilaisista komponenteista. Kun ne kootaan yhteen, koko heterorakenne osoittaa uusia ominaisuuksia, jotka poikkeavat sen yksittäisten osien ominaisuuksista. Heterorakenteet tarjoavat tehokkaan alustan keinotekoisen kvanttimaterian suunnittelulle.

Tämä tutkimus keskittyy kaksiulotteisiin (2D) materiaaleihin, erityisesti siirtymämetallidikalkogenideihin (TMDC). Käyttämällä molekyylisäde-epitaksia (MBE) syntetisoimme lateraalisia heterorakenteita VSe₂:sta ja NbSe₂:sta sekä vertikaalisia heterorakenteita 1T/1H-NbSe₂:sta . Tutkimme edelleen niiden elektronisia ominaisuuksia käyttämällä skannaus tunnelointimikroskopiaa (STM) ja spektroskopiaa (STS).

Työssä VSe₂—NbSe₂ lateraalisia heterorakenteita koskien protokollamme onnistuivat luomaan atomitasoisen teräviä 1D-rajapintoja näiden kahden yksittäisen kerroksen välille. Systemaattisesti tutkimme niiden rakenteellisia yksityiskohtia ja paljastimme kiehtovan ilmiön: Kondo-resonanssin syntyminen rajapinnoilla. Tämä ilmiö johtuu VSe₂:n paikallistuneiden magneettisten momenttien ja NbSe₂:n johtavien elektronien välisestä vuorovaikutuksesta.

Työssä 1T/1H-NbSe₂ vertikaalista heterorakennetta koskien yksikerroksinen 1T-faasin NbSe₂ kasvatettiin 1H-faasin NbSe₂:n päälle. Varauksen siirto alakerrasta yläkerrokseen johti seostetun Mott-eristeen muodostumiseen—lähtökohtana korkean lämpötilan suprajohtavuuden tutkimiselle. Analysoimme edelleen seostettujen/seostamattomien kohtien tilajakaumaa ja löysimme mahdollisia varauskorrelaatioita niiden välillä.

Nämä tulokset avaavat tien monien hiukkasten fysiikan tuottamiseen ja ymmärtämiseen vahvasti korreloiduissa järjestelmissä. Yhdessä nämä valitut työt korostavat erilaisten rakenteiden yhdistämisen potentiaalia luoda lisää tuntemattomia ilmiöitä ja tutkia lisää uutta fysiikkaa.

(Käännetty englannista Deepseekin toimesta.)

Avainsanat: heterorakenteet, siirtymämetallidikalkogenidit, skannaus tunnelointimikroskopia

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/ 

Yhteystiedot: https://attopunk.xyz 

Perustieteiden korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/52