Wir schlagen vor, die Eigenschaften von Monolagen des Verbindungshalbleiters MoS2 mittels verschiedener optischer Spektroskopietechniken zu untersuchen. MoS2 ist, ähnlich wie Graphit, ein Material mit einer ausgeprägten Lagenstruktur, wobei innerhalb einer Lage kovalente Bindungen vorliegen, während benachbarte Lagen nur schwach über Van-der-Waals-Kräfte gekoppelt sind. Als Volumenmaterial ist es ein Halbleiter mit einer indirekten Bandlücke. Wie 2010 gezeigt werden konnte, zeigt es beim Übergang von mehreren Lagen zu einer einzelnen Lage ausgeprägte Photolumineszenz, und DFT-Rechnungen ergeben, dass eine Monolage zu einem direkten Halbleiter wird. Die Leitungs- und Valenzband-Zustände in MoS2 werden durch d-artige Mo-Orbitale bestimmt, im Unterschied zu den s- und p-artigen Zuständen in III-V-Halbleitern. Über Photolumineszenz und Photolumineszenz-Anregungsspektroskopie bei tiefen Temperaturen und in angelegten Magnetfeldern wollen wir die Bandstruktur von MoS2-Monolagen genauer erkunden. Eine direkte Folge der Kristallstruktur von MoS2-Monolagen ist die Kopplung von Spin- und Valleyfreiheitsgraden, die neuartige opto-elektronische Effekte, wie den Valley-Hall-Effekt, erlauben sollte. In zeit- und ortsaufgelösten optischen Experimenten wollen wir die Ladungsträger- Spin- und Valleydynamik in MoS2-Monolagen untersuchen und die prognostizierten Effekte beobachten.
