Stanje z modulirano elektronsko gostoto - val gostote naboja (VGN) - je značilno za številne dvodimenzionalne materiale iz skupine prehodnokovinskih dihalkogenidov. Nedavno odkritje prehoda iz ravnovesnih stanj VGN v neravnovesna metastabilna
stanja VGN je odprlo vrata preučevanju nove fizike in razvoju obetavnih možnosti za praktično uporabo.
V prvem delu te doktorske naloge raziskujemo, kako lahko preklapljanje med stanji z visokim in nizkim električnim uporom v kristalu 1T-TaS2 uporabimo za izdelavo energetsko učinkovitega pomnilniškega elementa. Še posebej se posvetimo električnemu preklapljanju kristala 1T-TaS2 s pikosekundnimi električnimi sunki, za kar izdelamo ustrezno optoelektronsko vezje s prenosno linijo. Če v vezje integriramo napravo 1T-TaS2, lahko dosežemo učinkovit preklop vrednosti upora z le 1.9 ps dolgim električnim sunkom. Z optično detekcijo električnega sunka in numeričnim modeliranjem prenosne linije lahko ocenimo energijo preklopa na površino naprave, ki je izjemno majhna in je le 9.4 fJ/μm2.
V naslednjem delu na femtosekundni časovni skali z uporabo ultrahitre časovno ločljive optične spektroskopije preučujemo odziv VGN v 2H-NbSe2. Čeprav v politipu 2H ne opazimo dolgoživih metastabilnih stanj, lahko s konico tunelskega mikroskopa izvedemo transformacijo iz politipa 2H v politip 1T na velikostni skali nanometra. V 1T-NbSe2 opazimo bogato fiziko VGN z domenami in domenskimi stenami ter raznoliko elektronsko strukturo. Nazadnje ustvarimo tudi nanometrsko transformacijo politipa v 4Hb-TaSe2, kjer ponovno opazimo domene in domenske stene stanja VGN.
|