English version of this page

MORTY - Momentum resolved electron band structures from electron energy loss spectroscopy

Om prosjektet

I dette prosjektet skal vi utvikle en ny metode for å observere båndstrukturen direkte ved hjelp av elektronmikroskopi og -spektroskopi. Dette vil gi oss muligheten til å «se» båndstrukturen til et materiale helt ned til nanometer-skala, noe som vil gi et nytt verktøy til alle som jobber med å forbedre egenskapene til halvledende materialer.

I solceller, lysdioder, og all moderne elektronikk bruker man en type materialer som kalles «halvledere». Sammenlignet med metaller så er halvlederne veldig dårlige til å lede strøm, men fordelen er at vi kan styre strømmen veldig godt. Man kan for eksempel bestemme at det bare skal gå strøm i en retning, og vi kan skreddersy de halvledende materialene for å høste energi fra sollys som i solceller, eller til å gi lys som i LED-pærer. Det vanligste halvledende materialet er silisium, som brukes i nesten alt av hverdagselektronikk og solceller, men også gallium-nitrid og gallium-arsenid er mye brukt.

Forklaringen på hvorfor halvledere oppfører seg som de gjør finner vi i kvantemekanikken. Den forteller oss at når atomer settes sammen i et regulært mønster, som i en krystall, så smelter de ytterste elektronskallene sammen i det vi kaller energibånd. Strukturen på disse energibåndene bestemmer hvilke energier et elektron kan ha, og hvordan det får lov til å bevege seg i forskjellige retninger. Hvis man ønsker å styre egenskapene til et materiale er det derfor helt avgjørende å forstå hvordan båndstrukturen til materialet ser ut. Dessverre finnes det veldig få måter å måle båndstrukturen på, og man er ofte avhengig av indirekte metoder og teoretiske beregninger.

Finansiering

Prosjektet er finanisert av Norges Forskningsråd, NFR - Forskerprosjekt Banebrytende forskning (NFR.NO). Tildelt beløp er 11,2 millioner kroner.

Samarbeid

Norges miljø-og biovitenskapelige universitet, Humbolt University Berlin

Publikasjoner

  • Leon, Dario A.; Cardoso, Claudia & Berland, Kristian (2026). Bulk plasmons in elemental metals. Physical review B (PRB). ISSN 2469-9950. 113(12). doi: 10.1103/w51n-p91p. Fulltekst i vitenarkiv
  • Leon, Dario A & Berland, Kristian (2026). Momentum- and frequency-resolved collective electronic excitations in solids: insights from spectroscopy and first-principles calculations. Journal of Physics: Condensed Matter. ISSN 0953-8984. 38(18), s. 183001–183001. doi: 10.1088/1361-648x/ae62e7. Fulltekst i vitenarkiv
  • Elgvin, Cana; Hage, Fredrik Sydow; Prytz, Øystein; Elyas, Khairi; Höflich, Katja & Koch, Christoph T. [Vis alle 7 forfattere av denne artikkelen] (2026). Advances in momentum-resolved EELS of phonons, excitons and plasmons in 2D materials and their heterostructures. PHYSICAL REVIEW MATERIALS. 10. doi: 10.1103/8wwb-lxk2. Fulltekst i vitenarkiv
  • Valido, Dario Alejandro Leon; Kuisma, Mikael; Sauer, Mikkel Ohm; Svaneborg, Jakob K.; Svendsen, Mark K. & Americo, Stefano [Vis alle 9 forfattere av denne artikkelen] (2025). Self-consistent layer-projected scissors operator for band structures of two-dimensional van der Waals materials with large unit cells. Physical review B (PRB). ISSN 2469-9950. 112(11). doi: https:/journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/2y5s-qcw9. Fulltekst i vitenarkiv
  • Åsland, Anna Cecilie; Bakkelund, Johannes; Cooil, Simon Phillip; Røst, Håkon; Hu, Jinbang & Vescovo, E. [Vis alle 9 forfattere av denne artikkelen] (2025). Overcoming the challenges of accessing topological hallmarks in Sb(112). Electronic Structure. 7(3). doi: 10.1088/2516-1075/adf384. Fulltekst i vitenarkiv
  • Strand, Frode Sneve; Cooil, Simon Phillip; Campbell, Quinn T.; Flounders, John J.; Røst, Håkon & Åsland, Anna Cecilie [Vis alle 16 forfattere av denne artikkelen] (2025). Direct Observation of 2DEG States in Shallow Si:Sb δ-Layers. Journal of Physical Chemistry C. ISSN 1932-7447. 129(2), s. 1339–1347. doi: 10.1021/acs.jpcc.4c07331. Fulltekst i vitenarkiv
  • Valido, Dario Alejandro Leon; Berland, Kristian & Cardoso, Claudia (2025). Spectral properties from an efficient analytical representation of the GW self-energy within a multipole approximation. Physical review B (PRB). ISSN 2469-9950. 111(19). doi: 10.1103/PhysRevB.111.195147. Fulltekst i vitenarkiv
  • Guandalini, Alberto; Leon_Valido, Dario Alejandro; D'Amico, Pino; Cardoso, Claudia; Ferretti, Andrea & Rontani, Massimo [Vis alle 7 forfattere av denne artikkelen] (2024). Efficient GW calculations via interpolation of the screened interaction in momentum and frequency space: The case of graphene. Physical review B (PRB). ISSN 2469-9950. 109(7). doi: 10.1103/PhysRevB.109.075120. Fulltekst i vitenarkiv
  • Valido, Dario Alejandro Leon; Elgvin, Cana; Nguyen, Phuong Dan; Prytz, Øystein; Hage, Fredrik Sydow & Berland, Kristian (2024). Unraveling many-body effects in ZnO: Combined study using momentum-resolved electron energy-loss spectroscopy and first-principles calculations. Physical review B (PRB). ISSN 2469-9950. 109(11). doi: 10.1103/PhysRevB.109.115153. Fulltekst i vitenarkiv
  • Røst, Håkon; Mazzola, Federico; Bakkelund, Johannes; Åsland, Anna Cecilie; Hu, Jinbang & Cooil, Simon Phillip [Vis alle 8 forfattere av denne artikkelen] (2024). Disentangling electron-boson interactions on the surface of a familiar ferromagnet. Physical review B (PRB). ISSN 2469-9950. 109, s. 1–9. doi: 10.1103/PhysRevB.109.035137. Fulltekst i vitenarkiv
  • Røst, Håkon; Cooil, Simon Phillip; Åsland, Anna Cecilie; Hu, Jinbang; Ali, Ayaz & Taniguchi, Takashi [Vis alle 12 forfattere av denne artikkelen] (2023). Phonon-Mediated Quasiparticle Lifetime Renormalizations in Few-Layer Hexagonal Boron Nitride. Nano Letters. ISSN 1530-6984. 23(16), s. 7539–7545. doi: 10.1021/acs.nanolett.3c02086. Fulltekst i vitenarkiv
  • Åsland, Anna Cecilie; Bakkelund, Johannes; Thingstad, Even; Røst, Håkon; Cooil, Simon Phillip & Hu, Jinbang [Vis alle 11 forfattere av denne artikkelen] (2023). One-dimensional spin-polarized surface states: A comparison of Bi(112) with other vicinal bismuth surfaces. Physical review B (PRB). ISSN 2469-9950. 108(20). doi: 10.1103/PhysRevB.108.205403. Fulltekst i vitenarkiv
  • Røst, Håkon; Tosi, Ezequiel; Strand, Frode Sneve; Åsland, Anna Cecilie; Lacovig, Paolo & Lizzit, Silvano [Vis alle 7 forfattere av denne artikkelen] (2023). Probing the Atomic Arrangement of Subsurface Dopants in a Silicon Quantum Device Platform. ACS Applied Materials & Interfaces. ISSN 1944-8244. 15(18), s. 22637–22643. doi: 10.1021/acsami.2c23011. Fulltekst i vitenarkiv

Se alle arbeider i NVA

  • Schenk, Richard Justin; Skarpeid, Alv; Røst, Håkon; Yadav, Rohit; Cooil, Simon Phillip & Wells, Justin William (2026). Modifying the Electronic Structure of Nickel with Antimony Surface Alloys. Fulltekst i vitenarkiv
  • Valido, Dario Alejandro Leon; Berland, Kristian & Cardoso, Claudia (2025). Bulk plasmons in elemental metals. http://arxiv.org/abs/cond-mat. doi: https:/arxiv.org/pdf/2510.07261. Fulltekst i vitenarkiv
  • Valido, Dario Alejandro Leon (2024). A tour of many-body theory for modelling excitons in van der Waals heterostructures. Fulltekst i vitenarkiv
  • Leon_Valido, Dario Alejandro (2024). Unraveling many-body effects in ZnO: Combined study using momentum-resolved electron energy-loss spectroscopy and first-principles calculations. Fulltekst i vitenarkiv
  • Leon_Valido, Dario Alejandro (2024). Unraveling many-body effects in ZnO: Combined study using momentum-resolved electron energy-loss spectroscopy and first-principles calculations. Fulltekst i vitenarkiv
  • Elgvin, Cana; Leon, Dario A.; Hage, Fredrik Sydow; Nguyen, Phuong Dan; Berland, Kristian & Prytz, Øystein (2023). The effects of heavy doping on the band structure of zinc oxide obѕerνed using momentum-resolved EELS. Fulltekst i vitenarkiv
  • Elgvin, Cana; Leon, Dario A.; Hage, Fredrik Sydow; Nguyen, Phuong Dan; Berland, Kristian & Prytz, Øystein (2023). Anisotropy and nature of electronic excitations using ωq-mapping and ab initio calculations. Fulltekst i vitenarkiv
  • Tosi, Ezequiel; Strand, Frode Sneve; Åsland, Anna Cecilie; Lacovig, Paolo; Lizzit, Silvano & Wells, Justin William (2023). Probing the Atomic Arrangement of Sub-Surface Dopants in a Silicon Quantum Device Platform. Fulltekst i vitenarkiv
  • Røst, Håkon; Tosi, Ezequiel; Strand, Frode Sneve; Åsland, Anna Cecilie; Lacovig, Paolo & Lizzit, Silvano [Vis alle 7 forfattere av denne artikkelen] (2023). Determining the Arrangement of Subsurface Dopants in a Silicon Quantum Device Platform. Fulltekst i vitenarkiv
  • Valido, Dario Alejandro Leon (2023). Frequency dependence in GW: origin, modelling and practical implementations. Fulltekst i vitenarkiv
  • Valido, Dario Alejandro Leon (2022). Efficient full frequency GW using a multipole approach for the dielectric screening. Fulltekst i vitenarkiv
  • Valido, Dario Alejandro Leon (2022). Electronic properties of wide-band-gap semiconductors resolved by low energy q-EELS. Fulltekst i vitenarkiv
  • Valido, Dario Alejandro Leon (2022). Many-body perturbation theory-based approaches to understand finite-momentum EELS spectra. Fulltekst i vitenarkiv

Se alle arbeider i NVA

Publisert 27. juli 2023 15:12 - Sist endret 7. okt. 2025 16:09

Deltakere

Detaljert oversikt over deltakere