Onderzoek David Neilson

Abstract

Recente observaties die mogelijk wijzen op de aanwezigheid van Bose-Einsteincondensatie en superfluïditeit van excitonen hebben enorme aandacht getrokken naar excitonische dubbellaag systemen. Een exciton-bilayer is een tweedimensionaal systeem met twee geleidende lagen, één gedoteerd met elektronen en de andere met elektronengaten, gescheiden door een paar nanometers. In het afgelopen decennium is er een inspanning geweest om superfluïde fasen in exciton-bilayers te vinden, en er zijn experimentele aanwijzingen van een superfluïde fase, maar tot op heden is het bewijs niet duidelijk. Het doel van dit project is om drie definitieve kenmerken van exciton-superfluiditeit te onderzoeken: identificatiemarker. 1) We stellen voor om voor het eerst de Josephson-effect in exciton-bilayers te gebruiken, in combinatie met Coulomb-drag, om superfluïditeit definitief te identificeren. 2) Het in kaart brengen van de collectieve modi in de verschillende fasen van het exciton-bilayersysteem bij verschillende temperaturen en dichtheden. Karakterisering van de excitatiespectra (i) in de exciton-superfluïde, (ii) exciton-normaalfluïde en (iii) ontkoppelde normaalfluïde fasen. 3) Onderzoek van het pseudogap als functie van temperatuur en dichtheid. Dit is een cruciale precursor van de superfluïde overgang bij hoge temperaturen. Dit inzicht zal een nieuwe theoretische basis bieden voor experimenten die tot doel hebben de verschillende fasen in het exciton-bilayersysteem in kaart te brengen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Milosevic Milorad
• Co-promotor: Neilson David
• Mandaathouder: Pascucci Filippo

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie van de gecondenseerde materie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Recente experimentele resultaten over supergeleiding in geroteerd bilaag grafeen geven aan dat platte banden een cruciaal onderdeel zijn voor het ontdekken van sterk gecorreleerde fasen. Een eenvoudige toegang tot quasi-platte banden werd ook gerealiseerd door middel van roteren of periodisch uitrekken in van der Waals heterobilagen bestaande uit transitiemetaal dichalcogeniden. Door de dotering in bilaag systemen te controleren is het mogelijk om interlaag excitonen te genereren: elektronen zijn opgesloten in een laag en koppelen met holtes, welke opgesloten zijn in de tegenoverliggende en afzonderlijke laag. In dit project stel ik voor om de effecten van afstembare platte banden op interlaag excitonen theoretisch te bestuderen, met als doel om de mogelijkheid tot excitonische sterk gecorreleerde fasen te onderzoeken. Een aantal concurrerende fasen zijn voorspeld bij lage temperatuur, zoals elektron-holte superfluïditeit, exciton isolator, gekoppelde Wigner kristallisatie en geladen dichtheidsgolven. Een toename van de effectieve massa's van de ladingsdragers resulteert in een verhoging van de excitonische bindingsenergie en dit leidt tot een meer robuuste excitonische fase. Door de platheid van de banden af te stemmen, het mogelijk zal worden om de kritische temperatuur voor elektron-holte superfluïditeit te verhogen en om het verschijnen van de concurrerende sterk gecorreleerde fasen die in het fasediagram voorkomen te controleren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Partoens Bart
• Co-promotor: Neilson David
• Mandaathouder: Conti Sara

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie van de gecondenseerde materie

Project type(s)

• Onderzoeksproject