Kick-off-Meeting des Projekts 2D-ENGINE
Am 5. Dezember 2023 fand die virtuelle und sehr effektive Auftaktsitzung des Projekts 2D-ENGINE statt. Ziel des neuen Projekts ist es, neuartige zweidimensionale (2D) Materialien zu synthetisieren, die in der Natur nicht in Massenform vorkommen, und ihr Potenzial für verschiedene Anwendungen zu testen – von Transistoren im Nanomaßstab bis hin zu wellenleiterintegrierten LEDs und Memristoren.
Die meisten heute untersuchten 2D-Materialien wie Graphen, Übergangsmetall-Dichalcogenide (TMDC) oder hexagonales Bornitrid (hBN) gehören zur Klasse der so genannten Van-der-Waals-Materialien. Dies sind Materialien, deren kristalline Struktur einem Kartenstapel ähnelt, wobei jede Karte aus einer Schicht von Atomen besteht, die durch sehr starke kovalente Bindungen in der Ebene miteinander verbunden sind, um einen (nahezu perfekten) 2D-Kristall zu bilden, wobei die verschiedenen Schichten durch schwache Van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten werden, um eine insgesamt stabile Struktur zu bilden.
Abbildung 2: Ein prototypisches Beispiel für ein Van-der-Waals-Material ist Graphit, dessen Kristallstruktur durch parallele Graphenschichten gebildet wird.
Im Gegensatz dazu bilden die Materialien, die im Rahmen des Projekts 2D-ENGINE untersucht werden, in der Masse eine Wurzit-Struktur, sollen aber unterhalb einer bestimmten kritischen Dicke aufgrund der Minimierung der Oberflächenenergie eine 2D-Kristallphase aufweisen, die eine planare hexagonale Struktur annimmt. Es wird erwartet, dass die neuen Materialien die Stabilität von Graphen aufweisen, aber eine Bandlücke besitzen, was sie für elektronische und optoelektronische Geräte sehr interessant macht. Das Projekt zielt insbesondere auf hexagonales (h) Aluminiumnitrid (h-AlN) ab, das ein Dielektrikum ist, sowie auf hexagonales Galliumarsenid (h-GaN) und hexagonales Siliziumkarbid (h-SiC), die hingegen Halbleiter sind.
Abbildung 3: Die Materialien, die im Rahmen des Projekts 2D-ENGINE untersucht werden, haben in der Masse eine Wurzitstruktur, sollen aber unterhalb einer bestimmten kritischen Dicke eine geschichtete 2D-Struktur und eine Fülle an anziehenden Eigenschaften aufweisen.
Die Rolle der AMO in diesem Projekt besteht darin, das Potenzial dieser neuartigen 2D-Materialien für digitale Technologien und Photonik zu testen. Der Schwerpunkt liegt dabei insbesondere auf Feldeffekttransistoren (FET) und Leuchtdioden (LED). Was das Wachstum und die Charakterisierung der neuartigen Materialien betrifft, so stützt sich das Projekt auf das komplementäre Fachwissen von Partnern in Griechenland, Frankreich, Deutschland und den Niederlanden. „Ich freue mich auf die Zusammenarbeit mit dem 2D ENGINE-Konsortium“, sagt Dr. Zhenxing Wang, Gruppenleiter der Graphene Electronics-Gruppe bei AMO. „Bei AMO haben wir viel Erfahrung in der Herstellung und Charakterisierung von elektrischen und optoelektrischen Bauelementen auf der Basis von ‚Standard‘-Materialien in 2D-Dimensionen, wie Graphen und TMDCs. Ich bin sehr gespannt, wie sich die neuen Materialien im Vergleich zu den Standardmaterialien in Bezug auf Herstellbarkeit und Leistung verhalten werden. Ich glaube, dass diese Erforschung sehr viel Spaß machen wird.“
Das Projekt 2D-Engine wird von der Europäischen Kommission über das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon Europe finanziert und ist eines der Projekte, die zur Graphen-Flaggschiff-Initiative in ihrer neuen Finanzierungsstruktur beitragen.
Projektinformationen
Akronym: 2D-ENGINE
Titel: Entwicklung neuer 2D-Materialphasen, die in der Natur nicht vorkommen
Förderkennzeichen: 101135168
Dauer: 01.10.2023 – 30.09.2027
Gesamtbudget: 3.967.285,00 €
Koordinator: Dr. Athanasios Dimoulas, National Center for Scientific Research „Demokritos“ (GR)
Partner: National Center for Scientific Research „Demokritos“ (GR), European Synchrotron Radiation Facility (FR), University of Patras (GR), Leiden University (NL), Leiden Probe Microscopy BV (NL), AMO GmbH (DE), Fritz Haber Institut der Max Planck Gesellschaft (DE)
Weitere Informationen: https://graphene-flagship.eu/focus/2d-materials-of-tomorrow/2d-engine/
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2D-ENGINE is a project funded by the European Union’s Horizon Europe Research and Innovation Programme, under grant agreement Nr. 101135168.
