The field of conventional silicon-based electronics is approaching its quantum-mechanical limits, making further miniaturization increasingly challenging. To overcome these constraints, alternative low-dimensional semiconductors and novel device architectures are being explored, enabling new ways to manipulate information carriers such as photons, excitons, and spins.

In this work, van der Waals bilayers, consisting of transition-metal dichalcogenide monolayers, are investigated using optical spectroscopy. These materials exhibit a direct band gap, strongly bound excitons, and valley-selective spin properties, making them promising platforms for quantum optoelectronics. By controlling the layer composition and stacking angle, the electronic band structure can be engineered, giving rise to rich physical phenomena, such as hybridization. A key parameter is the lattice constant of the resulting superlattice, which determines lattice vibrations and excitonic behavior and may induce atomic reconstruction.

Here, we explore how lattice vibrations and excitonic properties can be tailored both in regular moiré lattices and in systems exhibiting atomic reconstruction, revealing new possibilities for controlling quantum states in two-dimensional materials.

Der Bereich der herkömmlichen silizium-basierten Elektronik nähert sich seinen quantenmechanischen Grenzen, wodurch eine weitere Miniaturisierung zunehmend schwieriger wird. Um diese Einschränkungen zu überwinden, werden alternative niedrigdimensionale Halbleiter und neuartige Architekturen erforscht, die neue Möglichkeiten zur Manipulation von Informationsträgern wie Photonen, Exzitonen und Spins ermöglichen.

In dieser Arbeit werden van-der-Waals Doppelschichten, bestehend aus Übergangsmetalldichalkogenid Monolagen, mittels optischer Spektroskopie untersucht. Diese Materialien weisen eine direkte Bandlücke, stark gebundene Exzitonen und Valley-selektive Spineigenschaften auf, was sie zu vielversprechenden Plattformen für die Quantenoptoelektronik macht. Durch die Wahl der Schichtzusammensetzung und des Verdrehwinkels kann die elektronische Bandstruktur manipuliert werden, was zu vielfältigen physikalischen Phänomenen führt. Ein wichtiger Parameter ist die Gitterkonstante des resultierenden Supergitters, die Gitterschwingungen und das Verhalten der Exzitonen bestimmt und eine atomare Rekonstruktion induzieren kann.

Hier untersuchen wir, wie Gitterschwingungen und Exzitoneneigenschaften sowohl in regulären moiré Supergittern als auch in Systemen mit atomarer Rekonstruktion angepasst werden, und zeigen neue Möglichkeiten zur Steuerung von Quantenzuständen in zweidimensionalen Materialien auf.