The continued miniaturization of semiconductor devices is approaching fundamental physical limits, motivating the search for beyond-silicon materials for both classical and quantum information processing. Among two-dimensional materials, the transition-metal dichalcogenide (TMDC) MoS₂ is a particularly promising candidate. It combines a direct band gap in the monolayer limit with strong spin–orbit coupling. Its comparatively large effective electron mass, however, demands extremely strong spatial confinement to realize well-defined quantum dots (QDs). This work addresses that challenge through quasi-one-dimensional MoS₂ nanotubes (NTs) and nanoribbons (NRs), which intrinsically confine carriers in the radial and azimuthal directions, leaving only the axial confinement to be defined lithographically. The NTs and NRs studied here were grown by chemical vapor transport, resulting in high-quality devices with a low defect-density, and combined with a new class of contact materials. Building on the finding that semimetals yield low contact resistance to planar MoS₂, several contacting strategies were tested and optimized. Using the semimetal bismuth together with an enhanced fabrication scheme, high contact yields and low contact resistances were achieved, accessing the regime in which the device resistance is no longer contact-dominated. This represents a crucial step both for the integration of MoS₂ into semiconductor technology and for low-temperature quantum-transport studies. Here, Coulomb blockade measurements at millikelvin temperatures revealed QDs with sizes comparable to the active device area. Temperature-dependent measurements demonstrated devices operating in the single-level transport regime, previously accessible only via uncontrolled trap states arising from inhomogeneities and defects. Further efforts to reduce disorder, including suspending the NTs between contacts and integrating them into 2D heterostructures of hexagonal Boron-nitride and few layer graphite, ruled out substrate-induced disorder as the dominant source while yielding significantly enhanced gate coupling in the latter case. Finally, magneto-transport measurements in parallel and perpendicular magnetic fields allowed the determination of effective Landé g-factors and the associated spin–orbit splitting. The extracted values are consistent with theoretical and experimental results for planar MoS₂ QDs. Taken together, these results establish MoS₂ NTs as a viable platform for QD devices and outline a concrete path toward scalable spin–valley qubits in TMDC nanostructures.

Die fortschreitende Miniaturisierung von Halbleiterbauelementen nährt sich fundamentalen physikalischen Grenzen, was die Suche nach Materialien jenseits von Silizium sowohl für die klassische als auch für die Quanteninformationsverarbeitung vorantreibt. Unter den zweidimensionalen Materialien ist das Übergangsmetall-Dichalkogenid (engl. transition-metal dichalcogenide" TMDC) MoS₂ ein besonders vielversprechender Kandidat. Es vereint eine direkte Bandlücke Monoschicht-Limit mit einer starken Spin-Bahn-Kopplung. Seine vergleichsweise große effektive Elektronenmasse erfordert jedoch eine extrem starke räumliche Begrenzung, um klar definierte Quantenpunkte (engl. quantum dots QDs) zu realisieren. Diese Arbeit adressiert dieser Herausforderung durch quasi-eindimensionale MoS₂-Nanoröhren (engl. nanotubes NTs) und -Nanobänder (engl. nanoribbons NRs), die Ladungsträger von Natur aus in radialer und azimutaler Richtung einschränken, sodass nur noch die axiale Begrenzung lithografisch definiert werden muss. Die hier untersuchten NTs und NRs wurden mittels chemischen Gasphasentransport gewachsen, was zu hochwertigen Strukturen mit geringer Defektdichte führte, und mit einer neuen Klasse von Kontaktmaterialien kombiniert. Aufbauend auf der Erkenntnis, dass Halbmetalle einen geringen Kontaktwiderstand zu planarem MoS₂ ermöglichen, wurden verschiedene Kontaktierungsstrategien getestet und optimiert. Durch den Einsatz des Halbmetalls Bismut in Verbindung mit einem verbesserten Herstellungsverfahren konnten hohe Kontakt-Ausbeuten und niedrige Kontaktwiderstände erreicht werden, wodurch der Bereich erreicht wurde, in dem der Bauelementwiderstand nicht mehr durch die Kontakte dominiert ist. Dies stellt einen entscheidenden Schritt sowohl für die Integration von MoS₂ in die Halbleitertechnologie als auch für Quantentransportuntersuchungen bei tiefen Temperaturen dar. Hier zeigten Coulomb-Blockade-Messungen bei Millikelvin-Temperaturen Quantenpunkte mit Größen, die mit der Bauelementfläche vergleichbar ist. Temperaturabhängige Messungen demonstrierten Bauelemente, die im Ein-Niveau-Transportbereich arbeiten, der zuvor nur über unkontrollierte Fallenzustände zugänglich war, die aus Inhomogenitäten und Defekten herrührten. Weitere Bemühungen zur Verringerung der Unordnung, darunter das freitragende Aufhängung der NTs zwischen den Kontakten und ihre Integration in 2D-Heterostrukturen aus hexagonales Bornitrid und wenige Graphitschichten, schlossen eine substratinduzierte Unordnung als dominante Ursache aus und führten im letzteren Fall zu einer deutlich verbesserten Gate-Kopplung. Schließlich ermöglichten Magnetotransportmessungen in parallelen und senkrechten Magnetfeldern die Bestimmung der effektiven Landé-g-Faktoren und der damit verbundenen Spin-Bahn-Aufspaltung. Die ermittelten Werte stimmen mit theoretischen und experimentellen Ergebnissen für planare MoS₂-Quantenpunkte überein. Zusammengenommen etablieren diese Ergebnisse MoS₂-NTs als praktikable Plattform für Quantenpunkt-Bauelemente und skizzieren einen konkreten Weg hin zu skalierbaren Spin-Valley-Qubits in TMDC-Nanostrukturen.