Charge and spin transport in two-dimensional materials and their heterostructures
| Promotie: | Dhr. M. (Madhushankar) Bettadahalli Nandishaiah |
| Wanneer: | 23 oktober 2020 |
| Aanvang: | 11:00 |
| Promotors: | prof. dr. ir. B.J. (Bart) van Wees, prof. dr. ir. C.H. (Caspar) van der Wal |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Voorbeelden van nieuwe elektronica
De wereld van vandaag is vol van elektronische gadgets, die gebouwd zijn uit veld-effect transistoren (field effect transistors, FETs). FETs zijn gemaakt uit halfgeleiders, grotendeels silicium. In de laatste vijftig jaar zijn de halfgeleiders in transistoren continu verkleind waardoor elektronische toestellen sneller en kleiner werden. We naderen echter de grootte van individuele atomen, een limiet waar de halfgeleiders onstabiel worden. Om transistoren nog kleiner en sneller te maken, zijn er nieuwe materialen of andere concepten nodig. In zijn promotieonderzoek heeft Madhushankar Bettadahalli Nandishaiah twee benaderingen verkend: FETs gemaakt uit twee-dimensionale (2D) materialen, en een nieuw concept voor elektronica, gebaseerd op de spin van elektronen.
Allereerst beschrijft Bettadahalli Nandishaiah een FET uit germaneen voor. Dit is een nieuwe 2D halfgeleider van germanium, die lijkt op het bekendere grafeen. De resultaten laten verscheidene unieke elektrische en optische eigenschappen zien, met groot potentieel voor toepassingen in de opto-elektronica.
Vervolgens onderzocht Bettadahalli Nandishaiah heterostructuren, waarin verschillende 2D materialen gecombineerd worden. Doel was om de spin (het magnetisch moment) van elektronen in een FET te kunnen integreren. In een heterostructuur van WSe2 op grafeen was het mogelijk de spin van de elektronen in het grafeen te manipuleren met een elektrisch veld. Ook mat Bettadahalli Nandishaiah in een heterostructuur van WS2 en tweelagig grafeen verschillende spinlevensduren voor elektronen in en uit het vlak van het grafeen. Beide resultaten zijn nuttig voor het realiseren van de volgende generatie FETs, de spin-FETs, voor binaire logica.
Het promotieonderzoek van Madhushankar Bettadahalli Nandishaiah vond plaats bij de afdeling Fysica van Nano Devices van het Zernike Institute for Advanced Materials met financiering via ZIAM (Dieptestrategie), EU Horizon 2020 en de NWO Spinoza premie van zijn promotor Prof. B. J. van Wees. Hij werkt nu als Design Engineer bij ASML.