MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
■001000017162524
■00520250211152022
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798384097037
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31332440
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530
■1001  ▼aFonseca,  Jordan.
■24510▼aEngineering  Tunable  Strain  in  2D  Materials  and  Their  Device  Heterostructures
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Washington▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a176  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Xu,  Xiaodong.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Washington,  2024.
■520    ▼aIn  the  past  20  years,  2D  van  der  Waals  materials  have  garnered  broad  interest  across  a  wide  range  of  scientific  and  engineering  disciplines.  They  provide  a  highly  tunable  platform  for  exploring  emergent  quantum  phenomena  in  solid  state  systems.  Their  low  defect  density,  atomic  thickness,  and  high  surface-to-volume  ratio  make  them  stand  out  in  two  ways  in  particular:First,  their  charge  carrier  density  can  be  tuned  dramatically  with  only  an  electrostatic  gate.  Moire  superlattices  formed  by  stacking  2D  crystals  with  either  a  twist  angle  or  lattice  mismatch  have  provided  a  highly  tunable  platform  for  exploring  remarkably  rich  physical  phenomena.  Since  the  moire  pattern  arises  from  interfering  lattices,  its  wavelength  and  symmetry  are  highly  sensitive  to  the  effects  of  strain,  which  modifies  the  lattice  parameters  of  the  constituent  layers.  The  combination  of  a  large,  experimentally  tunable  "superlattice"  constant  and  the  ability  to  fine-tune  the  carrier  density  in  a  single  device  at  cryogenic  temperatures  provide  unprecedented  control  over  the  electronic  environment  and  have  made  gated  moire  systems  one  of  the  most  promising  material  platforms  for  exploring  and  simulating  the  physics  of  strongly  correlated  2D  electron  systems.Second,  2D  materials  can  be  stretched,  bent,  and  compressed  more  than  bulk  materials  before  they  yield.  Due  to  their  remarkable  strength,  one  particularly  enticing  tuning  knob  is  strain  since  the  ability  to  break  rotational  symmetries  and  change  interatomic  spacing  both  have  significant  implications  for  nearly  all  material  properties  that  are  rooted  in  the  multi-orbital  makeup  of  band  structure  and  the  crystal  symmetries  that  underlie  the  tensors  governing  essentially  all  material  properties.  Despite  the  importance  and  potential  for  strain  in  tuning  moire  systems,  there  have  been  limited  experimental  investigations  utilizing  in-situ  strain  control  to  date,  not  mentioning  gated  device  geometry.In  this  dissertation,  I  tackle  the  challenge  of  simultaneously  implementing  cryogenic,  tunable  uniaxial  strain  in  a  high-quality,  gated  moire  superlattice.  After  establishing  optical  techniques  as  a  probe  of  crystal  symmetries  in  Chapter  2  and  exploring  how  localized,  out-of-plane  strain  pulses  generated  by  an  ultrafast  laser  can  be  used  to  perturb  and  probe  material  properties  in  2D  van  der  Waals  crystals  in  Chapter  3,  the  following  three  chapters  build  on  each  other  sequentially.In  Chapter  4,  I  directly  image  the  effects  of  applying  uniaxial  stress  to  an  exposed  WS2/WSe2  moire  superlattice  with  piezoresponse  force  microscopy  (PFM).  I  use  a  combination  of  basic  FFT  analysis  as  well  as  an  implementation  of  Geometric  Phase  Analysis  (GPA)  to  qualitatively  and  quantitatively  understand  how  this  uniaxial  stress  strains  the  moire  superlattice.  In  Chapter  5,  I  report  our  work  to  address  the  strain  transmission  problem-graphene  and  hBN  do  not  transmit  strain  from  the  substrate  to  a  target  layer  in  a  functional  device,  requiring  that  we  explore  alternative  dielectric  substrates  that  provide  an  insulating,  atomically  flat,  uniform  dielectric  surface  that  also  transmits  significant  strain.  I  show  that  bismuth  oxy-selenite  is  a  suitable  material  for  this  purpose  that  transmits  ~1%  uniaxial  tensile  strain  to  a  gate-tunable  monolayer  WS2  flake.Finally,  in  Chapter  6  I  unify  the  previous  results  by  demonstrating  the  ability  to  fabricate  high-quality,  top-gated  WS2/WSe2  moire  heterostructure  devices  that  can  be  continuously,  reversibly  strained  up  to  1%  at  cryogenic  temperatures.  I  report,  for  the  first  time,  an  interlayer  exciton  strain  gauge  factor,  a  splitting  of  the  interlayer  exciton  into  two  distinct  species  with  distinct  dipole  moments,  optical  selection  rules,  and  gate-dependent  oscillator  strengths.
■590    ▼aSchool  code:  0250.
■650  4▼aPhysics
■650  4▼aMaterials  science
■650  4▼aApplied  physics
■650  4▼aOptics
■653    ▼aMoire  materials
■653    ▼aStrain
■653    ▼aTransition  metal  dichalcogenides
■653    ▼aGeometric  Phase  Analysis
■653    ▼aPiezoresponse  force  microscopy
■690    ▼a0605
■690    ▼a0794
■690    ▼a0752
■690    ▼a0215
■71020▼aUniversity  of  Washington▼bPhysics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-03B.
■790    ▼a0250
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17162524▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서