Båndgabet af en halvleder danner grundlag for de elektroniske egenskaber af transistorer som driver vores mobiltelefoner og computere. Et nyt studie som er ledt af Chakradhar Sahoo og Søren Ulstrup ved IFA giver for første gang en direkte visualisering af båndgabet af en indkapslet todimensionel (2D) halvleder. Materialet wolfram-disulfid (WS₂) blev anvendt som halvleder. Studiet demonstrerer at størrelsen af det elektroniske båndgab er sensitivt overfor de dielektriske egenskaber af det omgivende miljø, og at båndgabet kan tunes via koncentrationen af elektriske ladninger som induceres af en gate elektrode. Båndgabet blev visualiseret ved hjælp af en avanceret form for fotoemissionsspektroskopi med mikroskopisk rumlig opløsning ved SGM4 strålelinjen ved ASTRID2 synkrotronstrålingskilden. Eksperimentet afslører en overraskende egenskab af båndgabet: Størrelsen af båndgabet påvirkes i højere grad af inducerede ladninger end af de dielektriske egenskaber af de indkapslende materialer såsom et metallisk lag af graphen. En teoretisk mange-legeme model peger på at et kompliceret samspil af eksterne og interne skærmningseffekter kan være afgørende for størrelsen af båndgabet i 2D halvledere. Disse opdagelser er vigtige for at forbedre vores fundamentale forståelse for elektrontransport i 2D materialer, hvilket spiller en kritisk rolle for at optimere og designe nye typer af elektroniske komponenter.

Studiet er publiceret i Physical Review Letters som en ”Editor’s Suggestion” her:

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/yllv-5zx7