2D-Sens

Ultrasensitive energieeffiziente Gassensoren aus 2D-Materialien

Ansprechpartner

PD Dr.- Ing. habil. Frank Schwierz

FG Mikro- und nanoelektronische Systeme
Telefon: +49 3677 69 3120

Besucheradresse:
Helmholtzplatz 2, 98693 Ilmenau
 

Förderinformation

Projektträger:  TAB / Die Forschergruppe 2D-Sens wird gefördert vom Freistaat Thüringen aus den Mitteln des Europäischen Sozialfonds.

Laufzeit: 01.04.2019 - 31.03.2022

Industriebeirat:

Der Industriebeirat berät die Forschergruppe und diskutiert alle ihre Arbeit betreffenden Fragen, insbesondere solche, die für den Transfer von Ergebnissen in die Anwendung relevant sind.

Dem Industriebeirat gehören an:

  • XFAB Silicon Foundries SE (Unterstützung der Forschergruppe in der Entwicklung integrierter Sensor- und Auswertelösungen),
  • Umwelt- und Sensortechnik UST GmbH (Sichtweise der industrienahen Sensortechnik),
  • FBGS Technologies GmbH (Marktführer für die Entwicklung von Sensorfasern sowie die Integration sensorischer Komponenten in optische Fasern),
  • Analytik Jena (Unterstützung im Bereich Combustion Analyzers).

Inhalte und Ziele

2D-Materialien bestehen fast ausschließlich aus Oberflächen und interagieren daher äußerst stark mit ihrer Umwelt. Das macht sie ideal für nanoskalige und quantensensitive Anwendungen. Aufgrund ihrer starken Wechselwirkung zwischen Licht und Materie ist es ebenso möglich, ihren Status auch aus der Ferne auszulesen.

Zu den weiteren Eigenschaften der TMDs, die für 2D-Sens von besonderem Interesse sind, gehören:

  • Starke Wechselwirkung mit Gasen bereits bei Raumtemperatur,
  • Möglichkeit der Realisierung steuerbarer Emitter für Quantenlicht,
  • Extrem starke optische Nichtlinearitäten.
 

Das Ziel von 2D-Sens ist es, die Eigenschaften von Transition Metal Dichalcogenide (TMDs) gezielt für Gassensoren zu nutzen und vier Typen innovativer Gassensoren auf TMD-Basis zu entwerfen, herzustellen und zu charakterisieren.

Workshops

Publikationen

  1. T. Bucher, A. Vaskin, R. Mupparapu, F. Löchner, A. George, K. Chong, S. Fasold, C. Neumann, D.-Y. Choi, F. Eilenberger, F. Setzpfandt, Y. S. Kivshar, T. Pertsch, A. Turchanin, I. Staude, Tailoring photoluminescence from MoS2 monolayers by Mie-resonant metasurfaces, ACS Photonics 6 (2019)1002–1009.
  2. F. J. F. Löchner, R. Mupparapu, M. Steinert, A. George, Z. Tang, A. Turchanin, T. Pertsch, I. Staude, F. Setzpfandt, Controlling second-harmonic diffraction by nano-patterning MoS2 monolayers, Optics Express 27 (2019) 35475-35484.
  3. T. Scheler, D. Flock, J. Pezoldt, F. Schwierz, and P. Schaaf, Structural and stoichiometric investigation of magnetron RF sputtered MoS2 and WS2 thin films, Euromat (2019).
  4. S. Shree, A. George, T. Lehnert, C. Neumann, M. Benelajla, C. Robert, X. Marie, K. Watanabe, T. Taniguchi, U. Kaiser, B. Urbaszek, A. Turchanin,High optical quality of MoS2 monolayers grown by chemical vapor deposition, 2D Materials 7 (2020) 015011.
  5. F. Trillitzsch, A. Janas, A. Özogul, C. Neumann, A. George, B. R. Jany, F. Krok, A. Turchanin, E. Gnecco, Scanning-probe-induced assembling of gold striations on mono- and bi-layered MoS2 on SiO2, MRS Advances(2020) DOI: 10.1557/adv.2020.151.
  6. I. Paradeisanos, S. Shree, A. George, N. Leisgang, C. Robert, K. Watanabe, T. Taniguchi, R. J. Warburton, A. Turchanin, X. Marie, I. Gerber, B. Urbaszek, Controlling interlayer excitons in MoS2 layers grown by chemical vapor deposition, Nature Communications 11 (2020) 2391.
  7. G. Q. Ngo, A. George, R. T. K. Schock, A. Tuniz, E. Najafidehaghani, Z. Gan, N. C. Geib, T. Bucher, H. Knopf, C. Neumann, T. Lühder, S. Warren-Smith, H. Ebendorff-Heidepriem, T. Pertsch, M. A. Schmidt, A. Turchanin, F. Eilenberger, Scalable functionalization of optical fibers using atomically thin semiconductors, Advanced Materials 32 (2020) 2003826.
  8. F. Eilenberger, A. George, M. Schmidt, and A. Turchanin, Anordnung und Verfahren zur effizienten nichtlinearen Lichtkonversion, Poster (2020).
  9. F. J. F. Löchner, A. George, K. Koshelev, T. Bucher, E. Najafidehaghani, A. Fedotova, D. Yong Choi, T. Pertsch, I. Staude, Y. Kivshar, A. Turchanin, F. Setzpfandt, Hybrid dielectric metasurfaces for enhancing second-harmonic generation in chemical vapor deposition grown MoS2 monolayers, ACS Photonics 8 (2021) 218-227.
  10. E. Najafidehaghani, Z. Gan, A. George, T. Lehnert, G. Q. Ngo, C. Neumann, T. Bucher, I. Staude, D. Kaiser, T. Vogl, U. Hübner, U. Kaiser, F. Eilenberger, A. Turchanin, One-dimensional p-n junction electronic and optoelectronic devices from transition metal dichalcogenide lateral heterostructures grown by one-pot chemical vapor deposition synthesis, Advanced Functional Materials 31 (2021)2101086.
  11. S. Thiele, I. A. Eliseyev, A. N. Smirnov, H. O. Jacobs, V. Y. Davydov, F. Schwierz, and J. Pezoldt, Electric bias-induced edge degradation of few-layer MoS2 devices, Materials Today: Proceedings, Under Review (2021).
  12. T. Scheler, D. Flock, H. Honig, M. Hopfeld, A. Knauer, T. Kups, H. Romanus, M. Sojkova, M. Vojs, P. Schaaf, Investigation of PVD grown MoS2 films for gas sensing applications, Thüringer Werkstofftag (2021).
  13. F. Schwierz and M. Ziegler, Six decades of research on 2D materials: Progress, dead ends, and new horizons, Invited Paper, Proc. LAEDC (2021).