Attosekunden-schnelle Elektronendynamik in Graphen und an Graphen-basierten Schnittstellen

Die Kontrolle über Elektronen ist einer der grundlegenden Prozesse in elektronischen Bauteilen. Diese bestimmt, wie schnell Signale übertragen werden können und wie effizient Strom erzeugt wird. Ein vielversprechendes Material, um Elektronen auf optischen Frequenzen zu steuern, ist Graphen. Mittels ultrakurzer Laserpulse ist es uns gelungen Elektronen vollkommen kohärent mit Petahertz-Taktraten zu kontrollieren. Zudem zeigen wir, dass auf Siliziumkarbid liegendes Graphen eine ideale Materialschnittstelle darstellt: Elektronen brauchen weniger als 300 Attosekunden für einen Ladungstransfer. Die Ursache für die kurze Transferzeit liegt in der Kombination der verwendeten Materialien: das atomar dünne Graphen mit angeregten Elektronen direkt an der Grenzfläche zu einem ausgedehnten Halbleiter, der sich ideal zur Aufnahme der angeregten Elektronen eignet. Beide Ergebnisse, die voll kohärente Kontrolle der Elektronen in einem Leiter sowie der Attosekunden-schnelle Ladungstransfer, sind wichtige Schritte auf dem Weg zur lichtfeldgetriebenen Elektronik.