Onderzoek Sara Conti

Abstract

De studie van excitonen in 2D-materialen is een snel evoluerend veld met veelbelovende toepassingen in diverse velden zoals opto-elektronica en kwantum informatie. Van bijzonder belang zijn excitonen in van der Waals bilagen, waar de elektronen en gaten zijn ingesloten in verschillende lagen, wat leidt tot dipolaire interacties en een lange levensduur. Hun eigenschappen kunnen afgestemd worden met druk, elektrische velden of door introductie van een moirémodulatie via het draaien van de lagen. De inbedding van een 2D-materiaal in een optische caviteit leidt tot de vorming van hybride licht-materie quasi-deeltjes: exciton-polaritonen. In dit project onderzoeken we de eigenschappen van zulke exciton-polaritonen theoretisch en benutten hun afstembaarheid om ze gewenste eigenschappen te geven. Een al lang bestaand doel in polaritonfysica is het realiseren van polariton-polariton interacties die groter zijn dan hun lijnbreedtes om exotische fasen te bereiken met gecorreleerde fotonen. Een groot deel van dit project zal toegewijd zijn aan het bestuderen van interacties tussen de polaritonen en onderzoek naar de mogelijkheden om deze te versterken met experimenteel controleerbare parameters, in het bijzonder de moiré potentiaal. In het tweede deel van het project zullen we de veeldeeltjespolaritonfasen onderzoeken die kunnen worden gerealiseerd in dit systeem, waarbij we rekening houden met de bijzonderheden van het systeem die zijn onthuld tijdens het eerste deel van onze studie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Wouters Michiel
• Co-promotor: Conti Sara
• Mandaathouder: Van Hoorebeke Manon

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie van kwantumsystemen en complexe systemen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De supersolide, een contra-intuïtieve kwantumtoestand waarin een rigide rooster van deeltjes zonder weerstand stroomt, staat al lang in de belangstelling, maar is tot op heden niet ondubbelzinnig gerealiseerd. Er zijn alternatieve benaderingen voorgesteld voor Chesters eerste idee van supersolide, waarbij binnen het macroscopische condensaat elk deeltje door sterke afstoting wordt gelokaliseerd op een roostersite. Deze omvatten periodieke dichtheidsgemoduleerde supervloeistoffen of clusters van condensaten die zijn waargenomen in koude atoomgassen. Onlangs hebben we een supersolide onthuld in dubbellaag heterostructuren met inter-laag excitonen: elektronen in een laag, gepaard met gaten, in een andere geïsoleerde laag. Deze supersolide is van het Chester-type met één exciton per site, en bestrijkt een breed scala aan inter-laag afstanden binnen het bereik van de experimentele mogelijkheden, maar buiten de focus van recente experimenten. In dit project, willen wij voor om theoretisch te onderzoeken hoe het bestaan ??en de stabiliteit van een excitonische supersolide kan worden gecontroleerd en verbeterd, door het fasediagram met alle supersolid-fasen te leveren. Door de inter-laag afstand (lengte van de exciton-dipool) en de exciton-dichtheid van het systeem te regelen, kunnen wij de exciton-repulsie aanpassen om de supersolide te stabiliseren met betrekking tot de andere excitonische fases en rijke nieuwe fenomenen onderzoeken dicht bij de faseovergangen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Milosevic Milorad
• Co-promotor: Tempere Jacques
• Mandaathouder: Conti Sara

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