• 2016
    Зависимость сверхпроводящих свойств твердых растворов (PbzSn1-z)0.95In0.05Te от состава материала и гидростатического сжатия

    Впервые изучено влияние гидростатического давления до 10 кбар на низкотемпературную проводимость и сверхпроводящие характеристики системы полупроводниковых твердых растворов (PbzSn1-z)0.95In0.05Te (z = 0.05, 0.3 и 0.45). Установлено, что изменение критической температуры и критического магнитного поля с давлением, определяется содержанием свинца z в твердом растворе. В образце с z = 0.45 обнаружен переход из диэлектрического состояния в сверхпроводящее, индуцированный давлением при Р ≥ 3,5 кбар. Предложена теоретическая модель, позволяющая описать уменьшение с ростом давления энергии активации проводимости зонных дырок на диэлектрической стороне перехода и возникновение индуцированного давлением сверхпроводящего состояния материала при достижении Ea величины сверхпроводящей щели.

  • 2016
    Новые кремниевые приборы силовой импульсной электроники

    Предложены, разработаны, исследованы и запатентованы два новых кремниевых прибора силовой полупроводниковой импульсной электроники:

    1. Наносекундный диодный размыкатель тока позволяет за 1,5-2 нс размыкать ток с плотностью 5-10 кА/см2. Предназначен для создания сверхмощных генераторов наносекундных импульсов.
    2. Диодный ударно-ионизационный обостритель импульсов тока, формирующий мощный высоковольтный импульс, который нарастает за время <100 пс и имеет высокую стабильность повторения импульсов.

    Предназначен для создания излучателей мощных направленных электромагнитных импульсов.

  • 2016
    Объемные солитоны деформации в элементах конструкций и в непрозрачных нанокомпозитах

    Впервые построена полная теория распространения объемных нелинейных волн деформации&nbs;pmdash; солитонов в трех базовых элементах: стержне, пластине и оболочке. Предложен новый метод определения модулей упругости третьего порядка по измерениям параметров солитонов деформации в трех базовых конструкционных элементах. Предложен метод определения характеристик солитонов деформации в непрозрачных материалах по параметрам наблюдаемых солитонов в приклеенных слоях из прозрачного материала. Экспериментально доказано существование солитонов в нанокомпозитах на основе полистирола (ПС) с нановключениями SiO2, предсказанное теорией. Разница в скоростях солитона в чистом ПС и в нанокомпозите составила 30 м/сек.

  • 2016
    Монодисперсные композитные частицы на основе нанопористого оксида кремния для диагностики и терапии онкологических заболеваний

    Разработана технология синтеза многофункциональных гибридных частиц типа «ядро-оболочка», представляющих собой сферические мезопористые частицы кремнезема с девиацией размеров меньше 4 %, заполненные оксидами гадолиния и европия и покрытые оболочкой мезопористого кремнезема. Частицы размером 50-500 нм легко диспергируются в воде, обладают большой удельной поверхностью (300 м2 г-1) и объемом пор (0.3 см3 г-1), являются ярким твердотельным люминофором, стабильным в водных средах. Частицы перспективны для терапии (гадолиниевая нейтрон-захватная терапия и наноконтейнер для адресной доставки химиотерапевтических препаратов) и диагностики (люминесцентный маркер и магнитно-резонансная томография) онкологических заболеваний.

  • 2016
    Исследование тороидальных альфвеновских мод на токамаке «Глобус-М»

    Тороидальные альфвеновские возмущения (ТАЕ) возникают в плазме токамака при наличии в нём быстрых частиц со скоростями, превышающими альфвеновскую. Они могут стать препятствием на пути создания компактного термоядерного источника нейтронов (ТИН-СТ) на базе сферического токамака, основанного на инжекции пучка быстрых атомов в плазму-мишень с нетермоядерными параметрами. Авторами исследованы условия возникновения ТАЕ в сферическом токамаке, их структура и зависимость от изотопного состава плазмы. Впервые зарегистрированы потери потока нейтронов, вызываемые одиночными ТАЕ. Сделан благоприятный прогноз по уменьшению потерь в ТИН-СТ при увеличении магнитного поля и тока плазмы.

  • 2016
    Масс-спектрометрический метод анализа антиноцицептивного эффекта во время анестезии

    Впервые выполнены измерения концентрации CO2, выделяемого через кожу у крыс в ответ на термическое раздражение, при помощи масс-спектрометра с мембранным интерфейсом. Был доказан антиноцицептивный эффект на болевой стимул во время интраперитональной пропофол-лидокаиновой анестезии, то есть лидокаин оказывает прямое действие на центральную нервную систему и индуцирует антиноцицептивный. Впервые доказана корреляция стресс-реакции на хирургическую травму с динамикой изменения концентрации выделенного легочного и кожного CO2 у людей во время нейрохирургических операций.

  • 2016
    Электронные свойства топологических изоляторов на основе теллуридов

    Проведено теоретическое исследование поверхностных и краевых состояний в трехмерных и двумерных топологических изоляторах на основе соединений теллуридов ртути, висмута и сурьмы. Развита теория тонкой структуры дираковских состояний в квантовых ямах HgTe/CdHgTe, которая предсказывает расщепление дираковских конусов в толще квантовоий ямы (теория позволила объяснить эксперименты по магнитотранспорту) и сильную анизотропию эффекта Зеемана для электронов, распространяющихся по краевым состояниям.

    Разработана микроскопическая теория поверхностных и краевых фотогальванических эффектов в топологических изоляторах на основе HgTe, Bi2Te3 и Sb2Te3. Теория позволила описать эксперименты по фототокам, индуцированным терагерцовым излучением в этих системах, и определить параметры энергетического спектра граничных состояний.

  • 2015
    Исследования космических гамма-всплесков как источников экстремального выделения электромагнитной энергии во Вселенной в эксперименте «Конус-Винд»

    Подведены промежуточные итоги многолетних исследований в рамках российско-американского эксперимента «Конус-Винд». По данным аппаратуры ФТИ им. А.Ф. Иоффе «Конус» изучены временные и спектральные характеристики 270 коротких космических гамма-всплесков. Показано, что для большинства всплесков энергетические спектры описываются степенным законом с экспоненциальным обрезанием. Исследовано появление во временных профилях некоторых всплесков дополнительной компоненты, получившей название «продленное излучение». Обсуждается возможный избыток особо ярких событий, с интегральным потоком >10-5  эрг/см2 . Полученные данные важны для построения моделей «центральной машины» коротких гамма-всплесков — источников экстремальных потоков электромагнитного излучения и сопутствующего им неэлектромагнитного излучения — гравитационных волн и высокоэнергетических нейтрино.

  • 2015
    Эффективная генерация терагерцового излучения полупроводниковыми нитевидными нанокристаллами

    Продемонстрирована эффективная генерация терагерцового излучения в полупроводниковых нитевидных нанокристаллах на основе GaAs при возбуждении сверхкороткими оптическими импульсами. Генерация обусловлена быстрым движением фотовозбужденных носителей заряда в нанопроводах в поверхностном и контактном полях, а также амбиполярной диффузией фотовозбужденных носителей заряда. Эффективность генерации определяется усилением электромагнитного поля за счет резонансного возбуждения вытекающих волновых мод (резонансы Ми) в нанокристалле. При оптимальной геометрии массива полупроводниковых нитевидных нанокристаллов эффективность генерации выше, чем в объемном полупроводнике p-InAs, являющимся сегодня наиболее эффективным когерентным терагерцовым эмиттером.

  • 2015
    Новые спиновые явления в полупроводниковых коллоидных нанокристаллах

    Предложена и развита модель, объясняющая особенности низкотемпературных оптических спектров класса немагнитных полупроводниковых коллоидных нанокристаллов. В основе модели - взаимодействие носителей заряда с магнитными моментами оборванных связей на поверхности нанокристаллов. Предсказаны эффективный механизм рекомбинации темного (запрещенного по спину) экситона и возникновение макроскопического магнитного момента в немагнитных нанокристаллах в результате динамической поляризации спинов оборванных связей. Динамическая поляризация происходит при температурах ниже критической в процессе оптической накачки и радиационной рекомбинации темного экситона и приводит к формированию поверхностного магнитного полярона.

  • 2015
    Управление модовым составом излучения широкоапертурных полупроводниковых лазеров

    В настоящее время существует важная практическая проблема подавления поперечных оптических мод высокого порядка и улучшения качества пучка в мощных полупроводниковых лазерах с широкой апертурой. Для её решения предложена оригинальная конструкция лазерного волновода, основанная на связанных резонансных волноводах ?CoupledLargeOpticalCavity?. Конструкция использует эффект оптического туннелирования и позволяет селективно исключать из лазерной генерации вертикальные моды высокого порядка широкого активного волновода за счёт их резонансного туннелирования в оптически связанные пассивные волноводы (рис.). Широкий волновод, многомодовый в стандартных торцевых полупроводниковых лазерах, в CLOCлазерах эффективно поддерживает генерацию только фундаментальной моды, имеющую уменьшенную расходимость, высокое качество, высокую температурную и токовую стабильность. Разработанная конструкция волновода позволяет увеличивать апертуру излучения, повышать оптическую мощности и яркость торцевых полупроводниковых лазеров, работающих в любых спектральных диапазонах.

  • 2015
    Квантование экситон-поляритонного конденсата в микрорезонаторе

    Исследовано образование бозе-эйнштейновского конденсата экситонных поляритонов в дискообразном вертикальном микрорезонаторе из GaAs/AlGaAs. Излучение конденсата обладает крупномасштабной пространственной когерентностью Структурой конденсата можно управлять оптически, меняя пространственное распределение и концентрацию фотовозбужденных электрон-дырочных пар. При нерезонансном возбуждении сфокусированным лазерным лучом образуется конденсат в форме концентрических колец (рис. a). Нарушение аксиальной симметрии при смещении пятна возбуждения из центра диска на величину δ приводит к трансформации колец в совокупность ярких лепестков, сформированную квантовыми состояниями с ненулевым угловым моментом (рис. b—d). Развита теория бозе-газа с контактным отталкивающим взаимодействием, учитывающая неравновесную заселенность экситонных и поляритонных состояний, которая хорошо описывает эксперимент.

  • 2014
    Эффекты квантового электронного храповика в графене

    Предсказаны и теоретически исследованы эффекты электронного храповика и фотогальванические эффекты в системах на основе графена. Показано, что возбуждение графеновых структур электромагнитным полем приводит к фотоэдс, зависящей от поляризации и частоты света. Теоретически изучены механизмы генерации фототоков: эффект магнитного электронного храповика, краевой киральный фотогальванический эффект, оптическая инжекция чисто долинных токов, эффект увлечения электронов фотонами, а также эффекты генерации второй гармоники. Предсказанные эффекты обнаружены в совместных работах с экспериментаторами ведущих мировых научных центров. Исследования показывают перспективность создания устройств нелинейной электроники и оптоэлектроники на основе двумерных кристаллов — самых тонких систем, известных в природе.

  • 2014
    Высокочувствительная томсоновская диагностика быстрых процессов в горячей плазме токамаков

    Разработана высокочувствительная томсоновская диагностика горячей плазмы. Диагностика основана на многопроходном (до 20 проходов) и многоимпульсном (до 50 импульсов) лазерном зондировании с частотой 10 20 кГц в течение одного импульса накачки. За счет многопроходности увеличивается чувствительность, за счет многоимпульсности — временное разрешение. Диагностика успешно применена сотрудниками ФТИ на ведущих европейских токамаках ASDEX и TEXTOR и на токамаке UNICAMP в Бразилии. С ее помощью удалось детально изучить механизмы нагрева, переноса и перезамыкания магнитных силовых линий в плазме, ограничивающие рост параметров плазмы на всех токамаках, в том числе, на ИТЭРе.

  • 2014
    Новый класс быстро вращающихся нейтронных звёзд с резонансным подавлением гравитационно-волновой неустойчивости

    Нейтронные звезды — экстремальные космические объекты с плотностью вещества выше ядерной. Наблюдения горячих быстро вращающихся нейтронных звёзд являются загадкой для современной астрофизики, предсказывающей резкое замедление таких звезд из-за гравитационно–волновой неустойчивости. Авторами предложена теория подавления этой неустойчивости при определенных «резонансных»температурах из-за взаимодействия сверхтекучих и нормальных мод колебаний. Предложенная теория объясняет результаты наблюдений быстро вращающихся нейтронных звёзд, предсказывает существование нового класса нейтронных звёзд и предлагает новый метод исследования сверхплотного вещества нейтронных звёзд.

  • 2013
    Оптическая анизотропия тонких органических молекулярных пленок фталоцианина меди, сформированных на аморфных и кристаллических подложках

    Тонкие молекулярные пленки фталоцианина меди (CuPc), являющиеся перспективными для электроники и оптоэлектроники, исследовались методом спектроскопии анизотропного отражения света. Показано, что данная методика позволяет устанавливать направления осей анизотропии молекулярных пленок, определяемых их внутренней структурой. Впервые установлено, что кристаллическая подложка GaAs(100) оказывает ориентирующее действие на молекулы CuPc в формируемых пленках. Данный эффект заключается в том, что для толщин <50нм, направление осей анизотропии пленки совпадает с кристаллографическими направлениями [110] и [1-10] поверхности подложки. Установлено, что наблюдаемый эффект обусловлен взаимодействием электрического поля дискретных зарядов на поверхности GaAs c электронным зарядом, распределенным по молекуле CuPc. Обнаруженный эффект может быть использован для создания методик формирования пленок металлофталоцианинов с заданной структурой

  • 2013
    Фазовые превращения и низкочастотная динамика биополимеров

    Методами ИК спектроскопии, рассеяния света и нейтронов исследованы фазовые превращения и низкочастотная динамика биополимеров (пептиды, лизоцим и ДНК) ? денатурация и конформационная динамика, при которых меняется или исчезает их биологическая активность. Показано, что при денатурации, макромолекулы лизоцима собираются в агрегаты, образуя гелеподобную структуру, а при плавлении и денатурации ДНК, ее поведение определяется стекинг-взаимодействием. Результаты имеют важное значение для медицины.

  • 2013
    Оптические решетки экситонов в системах квантовых ям InGaN

    Впервые предложены, реализованы и исследованы оптические решетки экситонов в системах квантовых ям InGaN с барьерами GaN. Впервые удалось наблюдать формирование суперизлучательной экситон-поляритонной моды при комнатной температуре. Для увеличения резонансного оптического отклика системы был разработан и реализован новый дизайн структур с двумя квантовыми ямами в периодической сверхячейке. Для структур с 60 периодами получено резонансное отражение величиной 40% при комнатной температуре.

  • 2013
    Способ контроля температуры рабочего торца оптоволокна лазерного ?скальпеля? и устройство для его реализации

    Разработаны способ и устройство пирометрического контроля температуры на торце оптоволоконного (ОВ) выхода мощных лазеров. Сенсор устройства создан на основе спектрально-селективного А3В5 фотодиода. Устройство позволяет контролировать заданную температуру ОВ торца лазера в интервале 600-1100 0С с быстродействием-1мс. Устройство входит в состав медицинского лазера типа ЛАТУС-К. Контроль и точное управление температурой лазерного скальпеля расширяет возможности хирурга и повышает безопасность пациента.

  • 2013
    Высокотемпературная суперлинейная люминесценция в светодиодных гетероструктурах II типа на основе GaSb с высокими потенциальными барьерами в зоне проводимости

    Гетероструктуры на основе узкозонных твердых растворов полупроводников A3B5 (InAs, InSb, InAsSb) широко используются для создания светоизлучающих приборов среднего ИК-диапазона (2-5 мкм), актуального для задач газового анализа, экологического мониторинга и медицинской диагностики. Однако практическое применение таких приборов, особенно при повышенных температурах (T>50-150°C) лимитируется низкой оптической мощностью. Показано, что оптическая мощность светодиодов на основе узкозонных полупроводников экспоненциально уменьшается на 1.5-2 порядка с возрастанием температуры за счет увеличения роли безызлучательной оже-рекомбинации. Нами был предложен новый подход для увеличения квантовой эффективности и интенсивности излучения с использованием гетероструктур с высоким потенциальным барьером в зоне проводимости и узкозонной активной областью. Впервые была обнаружена и исследована суперлинейная электролюминесценция и получено возрастание оптической мощности от тока накачки степенным образом в диапазоне температур 20-200°C в светодиодных гетероструктурах II типа n-GaSb/n-InGaAsSb/p-AlGaAsSb с высоким потенциальным барьером ΔEC=0.79 эВ, превышающим в 2.8 раза ширину запрещенной зоны n-InGaAsSb (Eg=0.284 эВ при T=300 К). Показано, что наблюдаемый эффект обусловлен вкладом в излучательную рекомбинацию добавочных электронно-дырочных пар, созданных за счет ударной ионизации горячими электронами, разогретыми на скачке потенциала на n/n гетерогранице. С ростом температуры уменьшается ширина запрещенной зоны узкозонного слоя, а также пороговая энергия ионизации. При этом возрастает коэффициент ионизации электронов. Это приводит к суперлинейной зависимости оптической мощности от тока накачки в диапазоне 20-120°С и ее линейному росту при 120°С>T>200°С. Обнаруженный эффект «преобразования» ударной ионизации в излучательную рекомбинацию может быть использован для повышения квантовой эффективности и мощности излучения и других полупроводниковых структур, в том числе, с глубокими квантовыми ямами.

  • 2013
    Квантовая акусто-электронная диагностика двумерных систем с высокой подвижностью носителей

    Акусто-электронным бесконтактным методом в структуре p-GeSi/Ge/GeSi определена высокочастотная проводимость в квантующих магнитных полях до 18Т при низких температурах. Установлены параметры дырочного двумерного газа. Прыжковая проводимость в минимумах осцилляций проводимости описывается 2-х узельной моделью. При Т=0.3К в наклонном магнитном поле обнаружено увеличение проводимости в минимумах осцилляций при росте продольной составляющей поля, объясняемое уменьшением g-фактора и увеличением циклотронной эффективной массы дырок.

  • 2013
    Люминесцентная связь в многопереходных гетероструктурах: её природа, механизмы и потенциальные возможности для повышения эффективности (кпд) солнечных элементов

    Для находящихся в оптическом контакте фотовольтаических p-n переходов (субэлементов), входящих в состав монолитной многопереходной гетероструктуры, исследован эффект люминесцентной связи, определяемый появлением наведенного тока в узкозонном субэлементе вследствие поглощения люминесценции из широкозонного субэлемента. Разработана физическая модель эффекта и определены закономерности процессов самопоглощения, переизлучения, одноциклирования и рециклирования электролюминесцентного излучения, установлены факторы, влияющие на результативность связи, и предложены способы ее увеличения и использования для диагностики многопереходных СЭ и составляющих их отдельных субэлементов. Предложен метод экспериментального исследования эффекта люминесцентной связи в многопереходных GaInP/GaAs/Ge СЭ при преобразовании концентрированного солнечного излучения. Проведена оценка величины результативности люминесцентной связи внутри InGaP-GaAs и GaAs-Ge оптопар, и показано, что излучательная рекомбинация в GaInP может повышать фототок GaAs субэлемента на 5-9%, а в переизлучение из GaAs ? обеспечивать прирост фототока Ge субэлемента на 50-55%.

  • 2013
    Динамика взаимодействий важных для биологии молекул, возбуждаемых фемтосекундными импульсами лазера

    Теоретически обоснован и экспериментально апробирован новый подход к исследованию биомакромолекул, заключающийся в наблюдении поляризованной флуоресценции встроенных в них молекул-хромофоров при двухфотонном двухцветном возбуждении фемтосекундными импульсами лазера. Разработанный подход открывает возможность нового метода анализа структуры и динамики белков с целью диагностики социально значимых заболеваний и разработки новых лекарственных средств. Продемонстрировано избирательное возбуждение колебательных мод в молекулах-хромофорах, что открывает новую возможность лазерного управления химическими реакциями в биомолекулах

  • 2013
    Разработка технологии изготовления светодиодов для кремниевой оптоэлектроники

    На основе проведенных исследований люминесценции с длиной волны ~1.5 мкм ионов Er3+ и дислокаций в кремнии разработаны технологии изготовления светодиодов для кремниевой оптоэлектроники с параметрами, соответствующими мировому уровню. Эти технологии совместимы с современной технологией больших интегральных схем на кремнии, что позволяет начать работы по созданию кремниевой интегральной оптоэлектроники. Также обнаружены и идентифицированы несколько новых структурных дефектов и люминесцентных центров.

  • 2013
    Исследования энергичных ионов на отечественных компактных установках, открывающие возможность создания нейтронного источника на основе сферического токамака

    На компактных токамаках Глобус–М и ТУМАН–3М экспериментально и теоретически исследована проблема удержания энергичных ионов, инжектированных в плазму. Идентифицированы механизмы потерь ионов. Установлена основная причина потерь — недостаточные величины магнитного поля и тока плазмы. Обнаружена сильная нелинейная зависимость нейтронного потока из плазмы от магнитного поля, обусловленная ростом плотности энергичных ионов. Полученные результаты явились основой для выбора параметров (магнитного поля и плазменного тока) в сооружаемом сферическом токамаке Глобус–М2. Эти параметры обеспечат возможности увеличения потока нейтронов на 2 порядка и разработки технологической основы термоядерного источника нейтронов.

  • 2013
    Межоболочечное взаимодействие в изолированных атомах и эндоэдралах – атомах, помещённых внутрь фуллеренов

    Выполнены теоретические исследования эффектов, возникающих при взаимодействии электронов, принадлежащих подоболочкам, различающимся орбитальными квантовыми числами. Показано, что межоболочечное взаимодействие ведёт к существенным, наблюдаемым экспериментально, особенностям в сечениях фотоионизации и неупругого рассеяния быстрых электронов на исследованных объектах вплоть до полной потери индивидуальных черт, присущих фотоионизации малоэлектронных подоболочек.

  • 2013
    Спектроскопия одиночных квантовых точек в квантовых нитях

    Измерен спектр поглощения одиночной квантовой точки GaAs, находящейся в изолированной квантовой нити AlGaAs. Определен энергетический спектр экситона, его волновые функции и интенсивности переходов, т.е. полностью описано состояние экситона в точке. Обнаружено аномальное уширение линии излучения экситона в квантовой точке, объясненное динамическим уширением вследствие электрической перезарядки окружающих точку дефектов. Показано, что излучение из квантовой точки в кристаллографическом направлении (111) линейно поляризовано в направлении (110), единственной причиной чего может быть анизотропия квантовой точки, вызванная неаксиальным расположением ее внутри нити

  • 2012
    Однородные спин–волновые возбуждения естественных 1D сверхрешеток с топологическим порядком при низких температурах, формирующихся в мультиферроиках

    Обнаружен набор линий однородных спин–волновых возбуждений (ферромагнитных резонансов), который оказался универсальным для целого ряда объектов: легированных Ce и Bi мультиферроиков Eu(Ce)Mn2O5 и Tb(B)iMnO3, нелегированных мультиферроиков RMn2O5 (R = Eu, Tb, Er, Bi), а также антиферромагнитного купрата Eu2CuO4. Ферромагнитные резонансы соответствуют отдельным слоям естественных 1D сверхрешетoк, формируемых за счет процессов фазового расслоения и самоорганизации носителей заряда. Характеристики резонансов позволили судить о свойствах слоев сверхрешеток, существующих при температурах T < 30– 40 K. В частности были обнаружены скачки электрической поляризации и спина на границах сверхрешеток, являющихся переходными слоями между объемными доменами. Подобие наблюдаемой картины в широком классе изученных кристаллов указывает на то, что в сверхрешетках возникает топологический порядок, аналогичный широко изучаемому топологическому изолятору.

  • 2012
    Электродинамика слоистых полупроводниковых структур для квантовых каскадных лазеров

    Представлены результаты теоретического анализа резонаторов квантовых каскадных лазеров. В рамках единого подхода получена структура мод и спектр потерь электромагнитного излучения на свободных носителях. Показано, что важнейшую роль в формировании мод и спектра потерь играет присущая каскадным лазерам слоистая структура и, как ее следствие, — анизотропия спектра носителей заряда. Продемонстрировано, что в ближнем ИК диапазоне наименьшие потери имеют обычные моды полого волновода, обладающие частотой отсечки. В среднем и дальнем ИК диапазонах — поверхностные плазмон-поляритонные моды. А в терагерцевой области наименьшие потери присущи ленгмюровским модам, представляющим собой плазмонные колебания носителей заряда волноводного слоя, модифицированные его слоистой структурой. Эти результаты важны не только с фундаментальной точки зрения, но и с прикладной, создавая основу для оптимизации структуры каскадных лазеров.

  • 2012
    Оптические переходы в кремниевых нанокристаллах

    Разработан многозонный метод эффективной массы для рассмотрения электронных состояний в сферических нанокристаллах кремния в матрице SiO2, позволяющий рассчитывать оптические и многофононные переходы из нижних уровней размерного квантования. С помощью модели, построенной на основе метода сильной связи и позволяющей рассчитывать оптические свойства нанокристаллов с размерами менее 2 нм, к которым не применимо приближение эффективной массы, установлено, что в кремниевых нанокристаллах, покрытых атомами углерода, существенно увеличивается перекрытие волновых функций электронов и дырок в координатном и импульсном пространствах в центре зоны Бриллюэна, что приводит к увеличению скорости излучательных переходов на несколько порядков. Эффект усиления интенсивности излучательной рекомбинации и быстрая динамика излучательных переходов экспериментально подтвержден в кремниевых нанокристаллах, покрытых алкальными цепями CH3-CH3-. Обнаружено новое явление — возрастание поглощения квантов излучения с энергией больше 2-х ширин запрещённой зоны кремниевых нанокристаллов в матрице диоксида кремния. Для объяснения предложена модель, основанная на захвате горячего экситона в метастабильное поверхностное состояние с последующей генерацией двух экситонов меньшей энергии в соседних нанокристаллах.

  • 2012
    Атмосферы и излучающие поверхности нейтронных звёзд с сильным магнитным полем

    Исследовано формирование спектров теплового излучения нейтронных звёзд с сильными магнитными полями. Создана база рассчитанных спектров излучения частично ионизованных водородных атмосфер нейтронных звёзд, впервые включающая одновременный учёт сильного магнитного поля и неполной ионизации. Разработан новый эффективный метод вычисления излучательных и отражательных свойств магнитных конденсированных поверхностей нейтронных звёзд. Разработана модель теплового излучения нейтронных звёзд с сильными магнитными полями, и впервые предложено объяснение наблюдаемых зависимостей рентгеновского потока и формы теплового спектра от фазы вращения звезды.

  • 2012
    Оптическая ориентация ионов марганца в GaAs:Mn

    Разработан новый подход к изучению спин-систем парамагнитных центров в полупроводниках на примере ионов Mn2+ в GaAs: для прямого измерения спиновой поляризации марганца использован метод рамановского рассеяния света с переворотом спина. Показано, что обменное взаимодействие Mn2+ и спин-поляризованных электронов проводимости GaAs приводит к оптической накачке Mn²+, сохранению углового момента в системе марганца, обратной передаче момента в электронную спин-систему и управлению прецессией электронного спина обменным полем марганца. Спины парамагнитных центров в полупроводниках перспективны в качестве квантовых битов информации.

  • 2012
    Графеновые материалы с изменяемой шириной запрещенной зоны

    Продемонстрирована возможность управления шириной запрещённой зоны оксида графена и оксида графита в широком энергетическом интервале от ближнего ультрафиолетового до инфракрасного диапазона. Получены плёнки графена на диэлектрической поверхности, соответствующие лучшим мировым аналогам по размерам составляющих микрокристаллитов. На поверхности двуокиси кремния сформированы плёнки гидрированного графена с шириной запрещённой зоны около 0.3 эВ, что открывает возможности для разработки терагерцового «графенового» транзистора.

  • 2012
    Транзисторные структуры на основе композитов полимер-неорганические наночастицы и свойства таких материалов в ТГц области частот

    Впервые получены и исследованы светоизлучающие полевые транзисторные структуры на основе композитных пленок полимер - неорганические наночастицы, совмещающие в себе переключающие свойства полевого транзистора и светоизлучающие свойства органического светодиода Обнаружено возрастание подвижности носителей заряда при росте концентрации неорганических наночастиц в активном композитном слое таких транзисторных структур. Обнаружен и исследован эффект излучения света в композитных полевых транзисторных структурах на основе полимеров и полупроводниковых наночастиц. Впервые исследованы электрические и оптические свойства полупроводниковых полимеров, используемых в полевых транзисторных структурах, в ТГц области частот. Технология полученных и исследованных транзисторных структур совместима с современной технологией гибкой печатной органической электроники.

  • 2012
    Быстродействующие p-i-n и лавинные фотодиоды на основе узкозонных гетероструктур полупроводников А3В5 для среднего ИК-диапазона

    На основе узкозонных полупроводников III-V и их твердых растворов созданы лавинные фотодиоды с разделенными областями поглощения GaInAsSb и умножения GaAlSb («резонансного»состава), работающие при комнатной температуре в спектральном диапазоне 1.6—4.0 мкм и обладающие сверхнизким коэффициентом избыточного шума F~1.6 (M=10). C использование новых конструктивных решений - разделение фоточувствительной и контактной мез с применением технологии «air-bridge» контакта разработаны сверхбыстродействующие GaInAsSb/GaAlAsSb и InAsSb/InAsSbP p-i-n фотодиоды для спектрального диапазона 1.1—4.0 мкм, что позволило снизить величину емкости фотодиодов и достигнуть рекордного быстродействия 50-150 пс (полоса пропускания ≥ 2-5 ГГц).

  • 2012
    Высокотемпературная оптическая поляризация электронных спиновых состояний в широкозонных полупроводниках

    Обнаружена индуцированная неполяризованным светом поляризация спиновых уровней дефектов в алмазе и карбиде кремния при 300 К, с большим временем когерентности. На базе этих уникальных свойств показана возможность создания нового класса магнитометров, кубитов, биологических меток. Для успешной реализации этих возможностей был изготовлен принципиально новый прибор, совмещающий зондово–оптическую микроскопию и спектроскопию магнитного резонанса — зондово–оптический спектрометр магнитного резонанса.

  • 2012
    Сверхбыстрая спиновая динамика и фазовые переходы в магнитных материалах с взаимодействующими подсистемами

    Сверхбыстрые магнитные фазовые переходы могут стать основой новых устройств, работа которых требует субнаносекундного управления намагниченностью. В данном цикле работ использовались циркулярно-поляризованные 100 фс лазерные импульсы для возбуждения в антиферромагнитном диэлектрике ориентационных фазовых переходов, связанных с поворотом намагниченности на 90°. Впервые продемонстрировано экспериментально, что воздействие такого одиночного импульса приводят к сверхбыстрому повороту намагниченности, а направлением поворота можно управлять, меняя поляризацию и интенсивность импульса. Предложена концепция магнитной гетероструктуры металл/диэлектрик, в которой может быть реализован такой способ управления сверхбыстрыми поворотами намагниченности.

  • 2012
    Разработка и промышленное освоение высокоэффективных радиационностойких каскадных фотоэлектрических преобразователей космического назначения

    Современные космические аппараты предъявляют повышенные требования к увеличению энергосъема и ресурса работы бортовых солнечных батарей. В ФТИ им. А.Ф. Иоффе разработана технология каскадных фотопреобразователей на основе наногетероструктур AlGaInP/GaInAs/Ge с повышенной эффективностью и радиационной стойкостью. Увеличение эффективности достигнуто за счет «внутреннего расщепления» солнечного излучения в гетероструктурах на три спектральных диапазона, преобразуемых тремя, последовательно включенными фотоактивными областями. Использование в структуре фотопреобразователя встроенных Брегговских отражателей позволило уменьшить толщину фотоактивных областей, резко снизить радиационное дефектообразование в них и, тем самым, поднять радиационную стойкость. Разработанная технология внедрена на предприятии ОАО «Сатурн» (г. Краснодар) на первом в России серийном производстве каскадных космических батарей и обеспечила более, чем двукратное увеличение удельного энергосъема и ресурса работы по сравнению с ранее выпускавшимися кремниевыми батареями.

  • 2012
    Первое прямое измерение скорости света от источника, движущегося с субсветовой скоростью

    Второй постулат Специальной теории относительности Эйнштейна на протяжении столетия был объектом постоянных атак со стороны противников этой теории и ее автора. К юбилею Специальной теории относительности ее противники активизировались во всем мире, особенно в России, что сопровождалось нападками на Российскую Академию наук, якобы прикрывающую «столетний обман». Комиссия РАН по борьбе с лженаукой сочла целесообразным осуществить неопровержимый демонстрационный эксперимент в духе предложения С.И. Вавилова использовать для этой цели релятивистский пучок частиц. В настоящее время такая возможность появилась. Соответствующий эксперимент был спланирован Физико-техническим институтом им. А.Ф. Иоффе РАН и реализован совместно с Курчатовским институтом. Использовалось малое накопительное кольцо синхротрона для вывода импульсов света, испускаемых ультрарелятивистским электронным сгустком по касательной к его траектории. Измерялось время прохождения светового импульса в вакууме через фиксированную базу. Было показано, что строго в соответствии со Вторым постулатом Специальной теории относительности Эйнштейна скорость светового импульса, испущенного ультрарелятивистским электронным сгустком, не отличается от табличной скорости света в вакууме в пределах точности, составляющей 0,3%. Эксперимент может быть успешно использован в учебно-образовательном процессе.

  • 2011
    Размагничивание кораблей ВМФ Катушки
  • 2011
    Ультразвуковое воздействие на спектр излучения наноразмерных лазерных гетероструктур

    Проведены исследования методов управления спектром лазерного излучения посредством ультразвуковой деформации (диапазон частот: 5 ? 20MHz) в наноразмерных InGaAsP/InP лазерных гетероструктурах. В результате: Продемонстрирована возможность управления непрерывной периодической перестройкой частоты излучения гетеролазеров с помощью ультразвуковой деформации с сохранением интенсивности и спектрального состава излучения. Теоретически предсказана и экспериментально подтверждена возможность изменения направления распространения излучения в плоскости распространения излучения и звуковой волны. Установлено, что введение ультразвуковой волны приводит к модуляции направления поляризации лазерного излучения в пределах, определяемых величинами деформации и расщепления дырочных уровней в квантовой яме. Показана возможность использования ультразвуковой методики для изучения деформационного воздействия на спектр состояний в квантовой яме лазерных гетероструктур. Установлено, что все наблюдаемые эффекты определяются акустооптическим и акустоэлектронным механизмами взаимодействия.

  • 2011
    Брэгговское отражение и многоволновая дифракция света в опалоподобных фотонных кристаллах

    Выполнены комплексные экспериментальные и теоретические исследования спектров брэгговского отражения света от трехмерных фотонных кристаллов (ФК), изготовленных из монодисперсных полимерных частиц. Предложена динамическая теория многоволновой дифракции, позволяющая детально анализировать оптические спектры с учетом реальных поверхностей и при наличии сильного диэлектрического контраста ФК. Установлено, что в условиях многоволновой дифракции света дублетная структура наблюдаемых спектров отражения возникает за счет дополнительной моды «медленного» света, возбуждающейся в частотном интервале основной стоп-зоны. Такая мода обеспечивает дополнительный перенос энергии внутрь ФК, формируя тем самым спектральный провал в полосе брэгговского отражения.

  • 2011
    Эффекты переключения мод с различной добротностью в полупроводниковых лазерах и быстродействующий модулятор мощного лазерного излучения на их основе

    Исследованы эффекты модовых переключений в мощных полупроводниковых лазерах с низкими оптическим потерями. Показано, что возникновение области аномальной динамики свет-токовых характеристик связано с переключением генерации между модами Фабри-Перо резонатора и замкнутой модой. Разработаны физико-технические принципы создания нового типа быстродействующих модуляторов мощного лазерного излучения, основанные на управляемом переключении лазерной генерации между различными модами. Использование разработанных модуляторов позволяет впервые в рамках одного кристалла управлять интенсивностью выходного оптического излучения через взаимодействие двух оптических подсистем, что открывает уникальные возможности при реализации сверхбыстрых переходных процессов и формировании управляемых высокочастотных последовательностей сверхкоротких оптических импульсов мощного лазерного излучения. Для разработанных модуляторов получены управляемые последовательности оптических импульсов с пиковой мощностью до 10 Вт, фронтами 300 пс и эффективностью управления 30Вт/А.

  • 2011
    Физические основы модификации свойств пленок нанометровой толщины

    Впервые была апробирована и исследована возможность модификации свойств поверхности и объема металлических пленок нанометровой толщины адсорбированными на их поверхности молекулами-лигандами (молекулы кислорода и монооксида углерода). Показано, что адсорбция молекул на нанопленках иттербия сопровождается радикальными, зависящими от количества адсорбата на поверхности, изменениями электронной структуры и физико-химических свойств этих пленок. Указанные изменения распространяются вглубь нанообъектов на аномально большую величину (не менее 10 слоев, или не менее 4 нанометра). Полученные результаты означают, что адсорбция молекул на поверхности пленок нанометровой толщины дает возможность кардинально, контролируемым образом управлять свойствами этих пленок, т.е. создавать нанообъекты с заданными параметрами

  • 2011
    Cейсмология сверхтекучих нейтронных звезд

    Сейсмология нейтронных звезд (НЗ) является бурно развивающейся областью исследований, поскольку позволяет, исследуя электромагнитное и (в будущем) гравитационное излучение от колеблющихся НЗ, накладывать важные ограничения на свойства сверхплотного звездного вещества. Для создания реалистических моделей колеблющихся НЗ сформулированы основные положения релятивистской гидродинамики, описывающей сверхтекучее нуклон-гиперонное вещество ядер НЗ. Определены основные параметры этой гидродинамики, в частности, все 16 коэффициентов объемной вязкости и релятивистская матрица сверхтекучих плотностей. Разработан новый приближенный метод, кардинально упрощающий расчеты спектров колебаний сверхтекучих НЗ в рамках общей теории относительности. Метод позволил впервые рассчитать спектр нерадиальных колебаний сверхтекучей НЗ с учетом современных данных о свойствах сверхплотного вещества и с учетом эффектов конечных температур. Предложенный метод открывает широкие перспективы для прецизионных расчетов спектров сверхтекучих НЗ, которые необходимы для интерпретации имеющихся и будущих наблюдательных проявлений колеблющихся НЗ.

  • 2011
    Задержка и искажение импульсов света в области экситонных резонансов в широкозонных полупроводниках

    Исследованы механизмы переноса излучения и искажение импульсов света в области сильной оптической дисперсии вблизи экситонных резонансов в широкозонных полупроводниках GaN и ZnO. Обнаружена диффузия фотонов, вызванная резонансным рассеянием на экситонах, связанных на нейтральных донорах. Показана возможность получения «медленного света», скорость распространения которого менее 1% от скорости света в вакууме. Определены с повышенной точностью параметры свободных и связанных экситонов.

  • 2011
    Аномальные явления при ЭЦР нагреве плазмы в токамаках

    Нагрев плазмы на электронно-циклотронных (ЭЦ) частотах с использованием мощных гиротронов в настоящее время широко используется на крупных термоядерных установках и планируется к применению на сооружаемом токамаке-реакторе ИТЭР. Считается, что распространение ЭЦ волн и их поглощение в плазме хорошо описываются в рамках линейной теории и являются детально предсказуемыми. Вопреки этой устоявшейся точке зрения теоретический анализ показал, что немонотонный профиль плотности плазмы, часто наблюдающийся в экспериментах по ЭЦ нагреву, и тороидальная неоднородность магнитного поля, типичная для токамаков, приводя к локализации Бернштейновских волн, существенно (на четыре порядка величины) снижают пороги их возбуждения в результате таких нелинейных процессов, как параметрические распадные неустойчивости. Это обстоятельство объясняет ряд аномальных эффектов, таких как нелокальный электронный перенос, ускорение ионов и индуцированное рассеяние, которые наблюдаются в последние годы в экспериментах по ЭЦ нагреву плазмы, существенно снижают его эффективность и должны учитываться при проектировании систем ЭЦР нагрева в токамаке-реакторе ИТЭР.

  • 2011
    Оптические резонансные методы экситонной спектроскопии полупроводниковых наноструктур

    Теоретически и экспериментально показано, что в магнитном поле при сильном обменном взаимодействии между электроном и дыркой в экситоне реализуется новый каскадный механизм коррелированной спиновой динамики. Показана возможность управлять естественной шириной экситонных состояний и эффективностью резонансного оптического отклика квантовых ям при помощи слабого дополнительного освещения с большой энергий квантов. Экспериментально обнаружена предсказанная нами ранее разновидность оптических спектров излучения слоев разбавленных магнитных полупроводников, возникающих в результате резонансного возбуждения локализованных экситонов и их взаимодействия с обменными полями магнитных флуктуаций. Полученые результаты, обогащают представления о спиновых явлениях в полупроводниковых наноструктурах и о фундаментальных аспектах взаимодействия света с нанообъектами.

  • 2011
    Гигантские магнитоэлектрические эффекты в гетероструктурах "сегнетоэлектрик-ферромагнетик"

    Построена теория магнитоэлектрических эффектов, возникающих в гетероструктурах «сегнетоэлектрик-ферромагнетик», учитывающая влияние исходных деформаций несоответствия. Установлено, что гетероструктуры с критическими значениями деформаций несоответствия, при которых происходит фазовый или ориентационный переход, могут обладать гигантскими магнитоэлектрическими коэффициентами. Показано, что сегнетоэлектрические пленки, выращенные на ферромагнитных подложках, перспективны для создания сверхчувствительных датчиков магнитных полей для магнитоэнцефалографии и магнитокардиографии. Определены условия, при которых в гетероструктуре — ферромагнитная пленка — сегнетоэлектрическая подложка — обеспечивается эффективный электрический контроль частоты магнитного резонанса, необходимый для создания микроволновых приборов с низким энергопотреблением и высокой скоростью перестройки. Предложена концепция энергонезависимой магнитоэлектрической памяти случайного доступа, использующей только электрическое напряжение для записи и считывания информации.

  • 2011
    Новые механизмы генерации оптических гармоник в полупроводниках и диэлектриках

    В результате развития методов нелинейной оптической спектроскопии для решения актуальных задач спинтроники, физики магнитных явлений, фазовых переходов, доменов, поверхностей и интерфейсов экспериментально обнаружены новые вклады в генерацию оптических гармоник в объемных, тонкопленочных и наноразмерных полупроводниках и диэлектриках. Исследование перспективных материалов для спинтроники — магнитных полупроводников халькогенидов европия, позволило наблюдать запрещенные нелинейные оптические явления, индуцированные магнитным полем. Применение нелинейно-оптических методов для исследования мультиферроиков — редкоземельных манганитов, позволило впервые обнаружить взаимодействие антиферромагнитных и сегнетоэлектрических доменных стенок, что показывает возможность создания новых элементов наноэлектроники, управляемых как электрическими, так и магнитными полями.

  • 2011
    Гиперзвуковая модуляция оптических свойств фотонно-фононных кристаллах на основе синтетических опалов

    Разработана технология получения пленочных опалов, обладающих одновременно как фотонной так и фононной зонной структурой, т.е. являющихся фотонно-фононными кристаллами. В таких структурах периодичность диэлектрической проницаемости в области видимого и ближнего ИК спектральных диапазонов сочетается с периодичностью акустического импеданса в области гиперзвуковых частот. С помощью методики сверхбыстрой когерентной пьезоспектроскопии показано, что в таких объектах возможно модулировать спектральноге положение фотонной запрещенной зоны с высокой частотой 1010 — 1012 Гц. Полученные результаты демонстрируют возможность и перспективность сверхбыстрого управления световыми потоками импульсами деформации.

  • 2011
    Спиновые и долинные фототоки в полупроводниках

    Открыт и исследован, теоретически и экспериментально, новый оптический эффект генерации долинных фототоков в многодолинных полупроводниках. В таких системах реализуется квантово-механическое распределение свободных носителей заряда, при котором потоки электронов в разных долинах различаются. При возбуждении линейно поляризованным светом кремниевых наногетероструктур, выращенных вдоль направления [111] и имеющих шесть эквивалентных долин, возникает электрический ток, направление которого осциллирует при вращении плоскости поляризации света. Такая зависимость обусловлена специфическими поляризационными зависимостями вкладов в фототок от каждой из долин. При возбуждении циркулярно поляризованным светом парциальные однодолинные фототоки складываются векторно так, что полностью компенсируют друг друга. Предложен и реализован метод регистрации таких чисто долинных токов.

  • 2011
    Создание и промышленное освоение нового класса энергосберегающих силовых полупроводниковых ключей-интегральных тиристорных модулей с полевым управлением

    Основным активным элементом современных мощных полупроводниковых преобразователей, через которые проходит более 60% всей вырабатываемой электроэнергии в мире, является биполярно-полевой транзистор, IGBT. Российская преобразовательная техника развивается, в основном, за счет импорта этих прибров, годовой объем которого превышает 2 млрд. долларов. В ФТИ им. Иоффе создан отечественный аналог IGBT — интегральный тиристор (ИТ), элементарными ячейками чипа которого являются микротиристоры, одновременное управление которыми производится одним полевым транзистором. Были разработаны также чип ультрабыстрого диода с «мягким» восстановлением, включаемый встречно-параллельно ИТ в силовом модуле, а также чип полевого транзистора для управления ИТ. Динамические характеристики прибора соответствуют характеристиками IGBT ведущих фирм мира, а статические потери в 1.5-2 раза меньше. Существенное упрощение конструкции силовых чипов дало возможность организовать их производство на сохранившихся в России технологических линиях ВЗПП-Микрон с топологическим разрешением 1.5-2 мкм. Таким образом, положено начало созданию производства силовых модулей на основе Российских чипов, т.е. созданию в России собственной силовой микроэлектроники.

  • 2010
    Разработка и исследование метода пространственной локализации временного шума канала связи

    В области информационных технологий выдвинута и обоснована принципиально новая концепция пространственной фильтрации временного шума канала связи, основанная на применении преобразования Адамара и передаче по каналу связи спектральных составляющих исходного изображения. На приемном конце осуществляется обратное преобразование, восстанавливающее исходный сигнал, при этом шум канала связи представляется как изображение его спектральной характеристики в базисе Адамара. Изменяя организацию матрицы преобразования, можно концентрировать мощность шума в различных участках поля восстановленного сигнала, оставляя до 70% поля сигнала свободной от шума. Предложенный метод фильтрации перспективен при передаче изображений по сверхдальным каналам связи, например, космическим, в радиолокации и при создании новых форматов передачи сигнала.

  • 2010
    Применение методов магнитного резонанса к исследованию и диагностике полупроводниковых наноструктур

    Комплекс радиоспектроскопических методик — высокочастотное электронное спиновое эхо, двойной электронно–ядерный резонанс и оптически детектируемый магнитный резонанс впервые применен для исследования практически важных наноструктур (квантовых точек на основе одного из наиболее перспективных широкозонных материалов — ZnO, нанокластеров европия в перспективных материалах цифровой радиографии, а также наноструктур на основе полумагнитных полупроводников). Идентифицированы доноры, акцепторы и экситоны в ряде систем из квантовых точек, полученных методами коллоидной химии и самоорганизованного роста. К наиболее важным результатам относятся доказательство передачи энергии от ионного кристалла–матрицы к нанокластерам европия в CsBr:Eu, а также результаты исследования эффектов конфайнмента в квантовых точках ZnO и разработка на их основе методики определения размеров нанокристаллов

  • 2010
    Разработка технологии монодисперсных суспензий наноалмазных частиц

    В результате проведения комплексных исследований предложена модель структуры наноалмазных частиц, получаемых методом детонационного синтеза. Модель стала общепринятой. Разработан оригинальный метод получения монодисперсной стабильной суспензии 4 нм алмазных частиц для технических и биомедицинских применений. Установлен механизм, определяющий прочность 100–200 нм агломератов детонационных наноалмазов.

  • 2010
    Фемтосекундная спиновая динамика и электронная структура сильнокоррелированных моттовских диэлектриков

    Обнаружен фотоиндуцированный магнитооптический эффект вращения плоскости поляризации и эллиптичности в редкоземельных купратах в спектральном диапазоне 1.45–1.77 эВ при фемтосекундном возбуждении (~150  фс). Впервые проведены исследования сверхбыстрой магнитной динамики в резонансных условиях в купратах с Pr, Nd и Sm, в области интенсивного электродипольного перехода с переносом заряда кислород–медь. Обнаружено изменение знака наведенного вращения плоскости поляризации света. Построена теоретическая модель и проведена оценка времени спиновой релаксации 30–50 фс, которое обусловлено сильным обменным взаимодействием в этих материалах.

  • 2010
    Фундаментальные свойства фононного спектра InN

    Выполнены систематические экспериментальные и теоретические исследования резонансного рассеяния света на полярных оптических и акустических фононах в области фундаментального поглощения гексагонального InN. Установлено, что в образцах с большой концентрацией заряженных примесей определяющую роль играет двойной резонанс возбуждающего и рассеянного света с собственными электронными состояниями InN, в результате чего величины волновых векторов фононов, проявляющихся в спектре рассеяния 1-го порядка, однозначно определяются энергией возбуждающего фотона. Показано, что исследование зависимости спектра рассеяния от частоты возбуждающего света позволяет восстановить дисперсию полярных оптических и акустических ветвей в широкой области волновых векторов зоны Бриллюэна. Обычный метод определения дисперсионных кривых фононов по рассеянию медленных нейтронов в объемных монокристаллах не применим для тонких полупроводниковых пленок. Таким образом, в работе разработан новый оптический метод, с помощью которого получена уникальная информация о колебательном спектре практически важного и перспективного для использования в электронных и оптоэлектронных приборах полупроводникового соединения InN.

  • 2010
    Мультиферроики — полупроводники

    В отличие от диэлектрических мультиферроиков, в которых магнитоэлектрическая связь проявляется лишь при низких температурах < 40 К, установлена возможность реализации гигантской магнитоэлектрической связи при достаточно высоких температурах в мультиферроиках – полупроводниках на основе редкоземельных манганитов. В них магнитное и сегнетоэлектрическое упорядочения индуцируются взаимодействиями через локальные носители заряда. Сосуществование дальнего сегнетоэлектрического порядка, индуцированного слоистой сверхструктурой с зарядовым упорядочением (левый рисунок), и магнитного упорядочения ферромагнитных кластеров с анизотропным магнитным моментом (правый рисунок) наблюдалось в Eu0.8Ce0.2Mn2O5 вплоть до комнатных температур. При этом сегнетоэлектрическое и магнитное состояния взаимно управлялись слабыми электрическими и магнитными полями.

  • 2010
    Пространственная и спектральная селекция поперечных мод в торцевых инжекционных лазерах

    Предложены и экспериментально реализованы новые физические принципы подавления генерации мод высокого порядка в инжекционных лазерах, основанные на пространственной и спектральной селекции. В качестве пространственно-селектирующего элемента применялся эпитаксиальный фотонный кристалл и дифракционный фильтр, в качестве спектрально–селектирующего — массив штрихов микронного размера вдоль оси лазернойго резонатора. Продемонстрирован режим одномодовой лазерной генерации в сверхшироких волноводах толщиной 8 мкм и фазированное излучение в линейке одномодовых излучателей в диапазоне 980 нм, а также увеличение до 700 мВт оптической мощности одномодового лазера на квантовых точках InAs при непрерывной накачке в диапазоне длин волн 1–3 мкм.

  • 2010
    Оптическое управление электронными спинами в квантовых ямах и квантовых точках

    Разработана микроскопическая теория резонансного возбуждения, управления и детектирования долгоживущей спиновой когерентности в массивах однократно заряженных квантовых точек. Установлены микроскопические механизмы формирования спиновых сигналов при возбуждении точек периодической последовательностью оптических импульсов. Предсказаны новые эффекты: синхронизация мод спиновой прецессии в поперечном магнитном поле, разгорание фарадеевского сигнала в одноцветной методике «накачка — зондирование», подавление спиновой ориентации специальным линейно поляризованным импульсом, немонотонное поведение резонансного спинового усиления при анизотропной спиновой релаксации. Первые три из них уже обнаружены экспериментально.

  • 2010
    Диагностика плазменных флуктуаций и волн на основе эффекта усиленного рассеяния СВЧ излучения

    Разработана диагностика субмиллиметровых плазменных колебаний, основанная на эффекте усиленного рассеяния СВЧ излучения в гибридном резонансе, где резко возрастает волновое число и амплитуда зондирующей волны. Методика одновременного зондирования волнами нескольких частот в экспериментах на токамаке ФТ–2 позволила совместить высокую чувствительность и локальность резонансного рассеяния с разрешением по волновым числам и частотам плазменных колебаний. В результате впервые удалось осуществить локальные измерения спектров субмиллиметровой дрейфовой турбулентности по волновым числам и обнаружить электронную температурно–градиентную моду (ETG), которая ответственна за аномальный электронный перенос в токамаках. Результаты этих работ представлялись в приглашённых докладах на последних конференциях Европейского Физического Общества по физике плазмы и конференции МАГАТЭ по термоядерной энергии.

  • 2010
    Молекулярные HD/H2 облака в ранней Вселенной

    Проведено исследование молекулярных облаков, находившихся на больших космологических расстояниях и существовавших 10–12 млрд. лет назад. Предложен новый независимый метод определения первичной распространенности дейтерия, одной из ключевых космологических величин, характеризующей плотность барионной материи во Вселенной. Метод основан на анализе абсорбционных систем молекул HD и H2, наблюдаемых в спектрах далеких квазаров. Полученный результат D/H~ 3*10-6 хорошо согласуется с оценками этой величины, получаемой из анализа анизотропии Реликтового Излучения. Это, наряду с данными о том, что полная плотность во Вселенной равна критической, является дополнительным важным аргументом в пользу существования «темной материи» и «темной энергии».

  • 2010
    Эффективные компактные источники тока на основе воздушно–водородных топливных элементов

    Выполнен комплекс физических исследований и технологических разработок, приведший к созданию эффективных компактных источников тока на основе воздушно–водородных топливных элементов. Наиболее ответственный узел — высокоактивный каталитический слой формировался путем электродиспергирования на мембрану эмульсии из углеродных нанотрубок, микрочастиц сажи и иономера. На частицы сажи предварительно наносились аморфные наночастицы платины с помощью разработанного ранее в Институте метода лазерного электродиспергирования в варианте одновременного облучения платиновой и углеродной мишеней. Проблема водного баланса топливных элементов решена путем использования на катоде нового типа газодиффузионного элемента из щелевого кремния. Обладая удельной энергоемкостью на уровне мировых аналогов, опытные образцы разработанных компактных источников тока превосходят их по стабильности рабочих характеристик при изменениях температуры, влажности и условий конвекции воздуха.

  • 2009
    Детекторы рентгеновского излучения на основе GaAs

    Разработана технология получения однородных арсенид галлиевых P–I–N структур большой площади (2 дюйма) с концентрацией остаточной примеси в чистом i–слое ND– NA<1012см-3. На основе таких структур изготовлены детекторы рентгеновского излучения, работающие при комнатной температуре, с лучшим на сегодняшний день энергетическим разрешением, (менее 190 эВ при энергии 6 кэВ и менее 600 эВ при энергии 60 кэВ).

  • 2009
    Влияние интерфейса на подвижность двумерного (2D) электронного газа в кристаллах

    В полевых транзисторах на органических кристаллах достигнута подвижность свободных носителей заряда в канале до 100 см2/(Вс) и обнаружена универсальная зависимость от энергии интерфейсных электронных состояний у порога подвижности. При этом энергия состояний, определяющих подвижность, соизмерима с энергией тепловых колебаний молекул. На поверхности прозрачных диэлектрических кристаллов титаната стронция путём бомбардировки ионами аргона реализована возможность создания двумерного (толщина∼3 нм) металлического слоя с высокой подвижностью электронов.

  • 2009
    Ферромагнитный порядок в GaMnAs, обусловленный дырками примесной зоны

    Продемонстрирована ключевая роль дырок примесной зоны в установлении ферромагнитного порядка в разбавленном магнитном полупроводнике (Ga,Mn)As. Обнаружено и исследовано явление спиновой поляризации дырок в обменном поле ферромагнитной фазы (GaMn)As. Впервые определена величина обменного поля (∼90 Т), действующего на дырки примесной зоны в ферромагнитной фазе. Установлено, что ферромагнитная и парамагнитная фазы сосуществуют при температурах существенно меньших, чем температура Кюри, что согласуется с перколяционной моделью ферромагнетизма в (Ga,Mn)As.

  • 2009
    Высокоэффективные свето– и фотодиоды (3–5 мкм) для ИК газоанализаторов

    На основе гетерокомпозиций InAsSbP/InAs(Sb) созданы как одиночные, так и матричные флип–чип свето– и фотодиоды с отражающими контактами, внутренними концентраторами излучения и текстурированной поверхностью, включая поверхность с 2D фотонными кристаллами. Достижение высоких значений обнаружительной способности (D*>5Е10см-1Гц1/2Вт-1) и яркости излучения (Та>1200К) в средней ИК области спектра (3-5 мкм) позволили использовать разработанные устройства в малогабаритных NDIR и оптоакустических ИК газоанализаторах, для измерений в ppm диапазоне концентраций.

  • 2009
    Аномально слабое затухание и расщепление солитонов деформации в твердом теле

    Вервые показано, что объемный солитон деформации имеет аномально низкое затухание: в полимерах декремент затухания солитона примерно в 40 раз меньше, чем для линейных волн. Построена теория расщепления солитона в слоистом деламинированном волноводе, рассчитаны количество, амплитуды и положение вторичных солитонов в области деламинации. Экспериментально обнаружена генерация цуга солитонов, параметры которых полностью соответствуют теории. Обнаруженный эффект может служить основой для создания систем неразрушающего контроля и дефектоскопии протяженных объектов.

  • 2009
    Плазмонные металл-полупроводниковые нанокомпозиты InN/In

    Обнаружено, что оптические и электрические свойства нанокомпозитов InN/In радикально отличаются от свойств полупроводниковой матрицы. Показано, что в данных материалах происходит плазмонное усиление на два порядка интенсивности оптических процессов, различаются энергии краев фототока и поглощения, а также обнаружены аномальные зависимости коэффициента Холла от магнитного поля, проводимости от температуры и магнитного поля.

  • 2009
    Детекторы с торцевой чувствительностью для исследований дифракции протонов прямого пучка на Большом Адронном Коллайдере в ЦЕРНе

    Успешно завершен проект создания кремниевых позиционно–чувствительных детекторов нового типа — детекторов с торцевой чувствительностью, предназначенных для исследований малоугловой дифракции протонов в непосредственной близости от прямого пучка Большого Адронного Коллайдера. Проект был начат с оригинальных физических разработок в ФТИ оригинальной физической идеи и закончен производством комплекта из 400 детекторов совместно с НИИ Материаловедения, г.Зеленоград. Детекторы были инсталлированы в модули «Roman Pot» установки эксперимента ТОТЕМ и успешно прошли испытания в ходе запуска Коллайдера.

  • 2009
    Компактные масс–рефлектроны с высоким разрешением

    Для экспресс–анализа водородно–гелиевых газовых смесей созданы и испытаны уникальные масс–анализаторы (масс–рефлектроны), позволяющие определять состав смесей в тритиевых технологиях с погрешностью ~0.1 %. На базе масс–рефлектронов разработаны методика определения золота в рудах с чувствительностью ≤ 5 г/тонна и электронно-лучевой способ доокисления вредного соединения SO2 , содержащегося в отходах производств, с получением ценного удобрения —  сернокислого аммония.

  • 2009
    Рассеяние света в низкоконтрастных фотонных кристаллах

    Теоретически предсказан и экспериментально обнаружен эффект селективного переключения (hkl) запрещенных зон в многокомпонентных фотонных кристаллах (ФК). Определенная (hkl) зона может быть селективно выключена путем модуляции диэлектрических либо структурных параметров ФК. Впервые экспериментально наблюдалось новое явление: в спектрах пропускания опалоподобных ФК брэгговская полоса трансформируется из «провала» в пик. Явление обращения брэгговской полосы обусловлено интерференцией Фано между рассеянием Брэгга и рассеянием Ми. Установлена новая картина рассеяния света в низкоконтрастных ФК и предложены оригинальные принципы селективного управления световыми потоками с помощью ФК.

  • 2009
    Эффекты ориентации химических связей на полупроводниковой гетерогранице

    В полупроводниковых квантовых ямах и сверхрешетках типа II обнаружено гигантское влияние атомарной структуры гетерограниц на оптические свойства наногетеросистем. Продемонстрировано, что в структурах с гетеропарами без общих элементов ориентация химических связей на гетерограницах приводит к высокой линейной поляризации фотолюминесценции (свыше 80%). Разработана теория этих явлений, которая позволила установить связь между макроскопическими эффектами и атомарной структурой гетерограниц.

  • 2009
    Мощные импульсные и туннельно–связанные полупроводниковые лазеры

    Достигнут фундаментальный предел импульсной оптической мощности, ограниченный конечной величиной времени энергетической релаксации носителей заряда в активной области. Предложен и реализован способ радикального увеличения оптической мощности импульсного полупроводникового лазера последовательной эпитаксиальной интеграцией нескольких туннельно-связанных лазерных гетероструктур. Созданы лазерные матрицы с мощностью излучения более 2.5 кВт с апертуры в 1 мм2 для оптических систем метрологии, дальнометрии, навигации и медицинской аппаратуры.

  • 2009
    Гамма–спектрометрическая диагностика высокотемпературной плазмы

    Решена важнейшая задача изучения высокоэнергичных ионов изотопов водорода и α–частиц в термоядерной плазме. Разработана и успешного применена оригинальная гамма–спектрометрическая диагностика ядерных реакций с участием высокоэнергичных частиц. Метод был апробирован на крупнейшем токамаке ДЖЕТ (Евроатом) при активном участии ФТИ. В настоящее время гамма–диагностика включена в список приоритетных для международного термоядерного реактора ИТЭР, а ФТИ поручена ее реализация.

  • 2003
    Взаимодействие электрических и магнитных доменных стенок в манганитах

    Развитая в Институте на основе нелинейной оптической спектроскопии оригинальная методика применена для изучения магнитных и электрических доменов и стенок в гексагональных манганитах RMnO3 (R=Sc, Y, In, Er-Lu). Обнаружены явление взаимодействия магнитных и электрических доменных стенок и сильная зависимость размеров доменов от термоциклирования с переходом через температуру магнитного упорядочения. Обнаруженные явления объяснены на основе механизма пьезомагнитного взаимодействия. Сегнетоэлектрические доменные стенки деформируют решетку и возникает возможность пьзомагнитного взаимодействия деформации с магнитным моментом стенок антиферромагнитных доменов. Установлено, что взаимодействие между электрическими и магнитными стенками на малых расстояниях является притягивающим, а на больших — отталкивающим.

  • 2008
    Механизмы ограничения мощности полупроводниковых лазеров при высоких уровнях импульсной накачки

    Проведен комплекс исследований динамики спектров генерации лазеров на основе квантовых ям и квантовых точек при накачке импульсами тока длительностью порядка десяти - ста наносекунд и амплитудой порядка ста пороговых значений. Показано, что возникающее при высоких уровнях накачки перераспределение энергии между основными и возбужденными состояниями электронов и дырок вызывает насыщение усиления для оптических переходов между основными уровнями и полное прекращение лазерной генерации на время порядка десятков наносекунд через несколько наносекунд после первоначального включения. Влияние насыщения усиления возрастает с увеличением амплитуды импульса тока накачки, что вызывает увеличение задержки возобновления лазерной генерации и обусловливает «нетемпературный» спад ватт-амперной характеристики таких лазеров в отличие от «температурного»спада, известного для лазеров при высоких уровнях накачки в непрерывном режиме.

  • 2008
    Спиновые эффекты и слабая локализация в полупроводниковых гетероструктурах

    Построена теория магнитопроводимости электронов в полупроводниковых квантовых ямах высокой подвижности с сильным спин-орбитальным взаимодействием. Учитываются структурный и объемный спин-зависимые вклады в эффективный гамильтониан электронов. Конкуренция этих вкладов существенным образом модицифирует интерференцию носителей заряда, что проявляется в качественном изменении характера аномального магнитосопротивления структур. Показано, что в структурах высокого качества магнитосопротивление не описывается предыдущими теориями, в то время как разработанная нами модель описывает эксперименты, выполненные на гетероструктурах высокой подвижности в различных лабораториях мира.

  • 2008
    Эффекты спиновой анизотропии в люминесценции экситонов и трионов из квантовых точек

    Найдено, что линия люминесценции триона в одиночной квантовой точке имеет заметную линейную поляризацию, а в магнитном поле расщепляется на квартет линейно поляризованных линий, причем направление поляризации от направления поля не зависит. Причиной является анизотропия квантовой точки и перемешивание состояний тяжелых и легких дырок. Предложен актуальный метод идентификации типа трионного состояния в наноструктуре по эффекту Ханле в наклонных магнитных полях. Обнаруженная зависимость ширины контура деполяризации от угла наклона поля выявила, что формируются X-трионы, состоящие из двух электронов и одной дырки. Теоретически и экспериментально исследованы магнитооптические поляризационные конверсии в ансамбле квантовых точек. Правильное понимание всего комплекса результатов дает двухступенчатая схема конверсии. На основе полученных экспериментальных данных восстановлена функция распределения квантовых точек по направлениям их удлинения в плоскости слоя.

  • 2008
    Гигантская спиновая поляризация электронов в полупроводнике при комнатной температуре

    Принципиальным требованием к создаваемым в мире устройствам спинтроники является возможность достижения и сохранения при комнатной температуре высокой спиновой поляризации электронов. Важным шагом в решении этой задачи явился фундаментальный результат, полученный в ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН. Суть его состоит в открытии того, что в твердых растворах GaAs1-xNx при комнатной температуре оптическая спиновая поляризация электронов достигает 90% и сохраняется дольше 1 наносекунды, превышая на порядок время спиновой релаксации свободных электронов. Установлено, что рекордно высокие значения поляризации и спиновой памяти обусловлены эффектом формирования нелинейной связанной системы свободных и локализованных спинов, в основе которого лежит спин-зависимый захват свободных электронов на глубокие парамагнитные центры и их динамическая поляризация.

  • 2008
    Исследование статического и динамического поведения намагниченности в обменно-связанных структурах Fe/Cr/Fe и структурах Fe/Cr/Ag/GaAs(001) методами линейной и нелинейной оптики

    Методами линейной и нелинейной оптики исследованы статические и динамические свойства объемных и интерфейсных намагниченностей в обменно-связанных структурах Fe/Cr/Fe и эпитаксиальных пленках Fe/Cr с двухосной магнитной анизотропией. В гетеро- структурах Fe/Cr/Fe обнаружены новые магнитные переходы при намагничивании вдоль трудной оси. В пленках Fe/Cr при намагничивании вблизи трудной оси показано существование ранее не наблюдавшейся доменной структуры, обусловленной латеральными флуктуациями магнитной анизотропии. Изучена динамика объемной и интерфейсной намагниченности в структурах Fe/Cr, индуцированная сверхкоротким лазерным импульсом.

  • 2008
    Возбуждение когерентных магнонов и импульсное вынужденное рамановское рассеяние в магнитоупорядоченных средах

    Обнаружена необычная зависимость процесса возбуждения когерентных магнонов от поляризации света при облучении субпикосекундными лазерными импульсами ферромагнетика FeBO3 Впервые построена общая феноменологическая теория явления, основанная на рассмотрении процесса импульсного вынужденного рамановского рассеяния света с участием магнонов. Теория позволила сформулировать основные закономерности наблюдаемого явления для любой магнитоупорядоченной среды.

  • 2008
    Светоизлучающие структуры на основе легированных эрбием планарных кремниевых микрорезонаторов и распределенных брэгговских отражателей

    Разработан оригинальный метод получения планарных периодических структур на основе чередующихся слоев a-SiOx/a-Si:H, легированных ионами эрбия, который впервые обеспечил независимый контроль скорости осаждения a-SiOx/a-Si:H слоев, концентрации ионов Er3+ и профиля их пространственного распределения по толщине структуры. Обнаружено, что частотный сдвиг края фотонной зоны в область спектрального положения излучательного перехода иона Er3+ позволяет более чем на порядок увеличить интенсивность спонтанной эмиссии ионов Er3+ за счет сильного изменения плотности оптических мод в планарных брэгговских отражателях. Реализовано увеличение более чем на два порядка интенсивности фотолюминесценции ионов Er3+, находящихся в активном слое планарного микрорезонатора, по сравнению с одиночной пленкой a-SiOx(Er). Рекордное увеличение достигается в результате мультипликативного действия двух процессов —вывода излучения через резонансную моду и резонансного поглощения возбуждающего излучения в спектральной области собственных мод микрорезонаторной структуры.

  • 2008
    Метод неразрушающего считывания информации в энергонезависимой сегнетоэлектрической памяти

    Обнаружен новый фотовольтаический эффект в ячейке сегнетоэлектрической (СЭ) памяти - конденсаторе с СЭ поликристаллической пленкой цирконата титаната свинца M/Pb(Zr1-xT1x)O3(PZT)/M, в которой СЭ гранулы PZT разделены наноразмерными слоями полупроводниковой фазы PbO, формирующей проводящие каналы между электродами. Показано, что при облучении M/PZT/M светом с определенной длины волны, во внешней цепи наблюдается фототок, величина и направление которого определяется величиной и направлением СЭ поляризации. Показано, что в такой наноразмерной среде на интерфейсе PZT/PbO возникает некомпенсированный поляризационный заряд, создающий электрическое поле, разделяющее возбуждаемые светом в PbO носители, что и вызывает фототок во внешней цепи. Предложен метод оптического неразрушающего считывания в СЭ памяти, в котором весь массив ячеек облучается светом определенной длины волны, а записанная информация (положительная либо отрицательная остаточная поляризация) определяется по направлению фототока, протекающего через выбранную ячейку.

  • 2008
    Разработка экологически чистого экономичного источника света для мощных осветительных систем

    Теоретически и экспериментально изучен импульсный периодический разряд с рекомбинационным механизмом излучения. На его основе предложен экологически чистый (безртутный) экономичный источник света для мощных осветительных систем, обладающий высоким качеством цветопередачи (Ra = 95-98) при большой световой отдаче (η= 80-90 лм/Вт), энергетическим КПД (в видимой части спектра) более 50%. Изготовлен опытный образец-прототип, включающий в себя источник импульсного питания (генератор) и цезиевую сапфировую лампу. Изучено, как изменение формы и амплитуды импульса тока позволяет изменять в широком диапазоне величину светового потока, а также его цветовые характеристики.

  • 2008
    Роль динамического плазменного экранирования в кинетике сверхплотного вещества

    Для вещества нейтронных звезд плотностью в миллиард тонн на кубический сантиметр в ФТИ им.  А.Ф. Иоффе РАН построена кинетическая теория с учетом динамического плазменного экранирования при обмене поперечными плазмонами. В результате кардинальным образом изменились наши представления о кинетических свойствах сверхплотного вещества: теплопроводности, вязкости и др. Полученные результаты исключительно важны для моделирования эволюции нейтронных звезд и других объектов, состоящих из вещества сверхъядерной плотности, изучение которого невозможно в лабораторных условиях.

  • 2007
    Переход металл-изолятор в сильном магнитном поле в 2D-системе на одиночной гетерогранице II типа GaInAsSb/p-InAs

    При исследовании планарного квантового магнитотранспорта в одиночных разъединенных гетероструктурах GaInAsSb/p-InAs с 2D электронным каналом на гетерогранице в сильных магнитных полях до 35 Тл при Т=1.8 К впервые показано, что в ультраквантовом пределе (ν≤1) при одновременном заполнении первых уровней Ландау для 2D-электронов и пограничных состояний на гетерогранице II типа происходит переход из полуметаллического состояния (режим квантового эффекта Холла для электронов в канале на интерфейсе) в диэлектрическое состояние в условиях антипересечения дисперсионных кривых для электронных и пограничных дырочных состояний.

    Впервые были проведены исследования вертикального магнитотранспорта (вектор тока направлен параллельно вектору магнитного поля и нормали к плоскости гетероперехода) в магнитных полях до 14 Тл при Т=1.4-4.2 К. Показано, что увеличение локализации двумерных электронов в полуметаллическом канале на гетерогранице приводит к образованию «мягкой» кулоновской щели в туннельной плотности состояний. Обнаружен переход в диэлектрическое состояние (жесткая энергетическая щель) при величине проводимости σtun~10-8 Ом-1, когда плотность состояний на уровне Ферми пренебрежимо мала по сравнению с интервалом энергий между соседними уровнями Ландау в магнитном поле.

  • 2007
    Оптическая ориентация электронных спинов линейно поляризованным светом в полупроводниках

    Предсказан новый эффект — оптическая ориентация электронных спинов линейно поляризованным светом. Продемонстрировано, что симметрия наноструктур, в отличие от объемных кубических полупроводников, допускает возможность спиновой ориентации электронов и дырок светом, несущим нулевой угловой момент. Микроскопическая теория оптической ориентации электронных спинов линейно поляризованным излучением построена для всех основных механизмов поглощения света в квантовых ямах: прямых межзонных оптических переходов, а также прямых межподзонных и непрямых внутриподзонных переходов в легированных структурах. Показано, что оптическая ориентация линейно поляризованным светом представляет собой двухступенчатый процесс, включающий (а) асимметричное спин-зависимое фотовозбуждение, обусловленное правилами отбора, и (б) спиновую прецессию в эффективном магнитном поле, индуцированном спин-орбитальным взаимодействием Рашбы или Дрессельхауза.

  • 2007
    Зарядовая нанолитография под зондом атомно-силового микроскопа

    Эффективный метод инжекции зарядов из зонда атомно-силового микроскопа применен для инжекции зарядов в нано тонких окислах кремния с встроенными нанокристаллами кремния и германия, которые являются перспективным материалом для разработки новых систем электрической памяти большой емкости. Выполненные исследования латерального дрейфа и диффузии зарядов в таких слоях послужили основанием для оптимизации технологических процессов приготовления слоев. Обнаружена возможность существенного снижения приборного уширения области зарядки за счет измерения градиента силы электростатического взаимодействия вместо ее абсолютной величины. Усовершенствование методики локальной зарядки позволило получить первые рисунки с разрешением 50 нм и временем сохранения заряда в десятки часов, что превышает достигнутый ранее мировой уровень (100 нм и один час).

  • 2007
    Разработка высокоэффективных электродов на основе пленок аморфного кремния для литий-ионных аккумуляторов второго поколения

    Разработан оригинальный метод синтеза тонких пленок аморфного гидрогенизирован-ного кремния в высокочастотном тлеющем разряде, позволяющий оптимизировать структуру пленок для последующей интеркаляции лития. В результате подробного исследования механизма интеркаляции и деинтеркаляции лития в такие пленки убедительно показано, что аморфный кремний способен выступать в качестве высокоэффективного материала катода для внедрения лития, по своей зарядовой емкости и другим функциональным характеристикам значительно превышающего традиционные углеродные материалы используемые для этих целей.

    Результаты исследований представляют значительный научный и практический интерес для современной электрохимической энергетики.

  • 2007
    Акустический солитон как инструмент для сверхбыстрого управления энергией оптических резонансов в полупроводниковых наноструктурах

    Впервые экспериментально наблюдался сверхбыстрый (за время ~1 пс) пьезоспектроскопический эффект в полупроводниковых наноструктурах. Эффект обусловлен возникновением акустического солитона —импульса деформации, распространяющегося со скоростью звука. Обнаружено что воздействие акустического солитона на полупроводниковую наноструктуру вызывает чрезвычайно сильные изменения в оптических спектрах, обусловленные сдвигом энергии электронных уровней при деформации. Обнаруженный эффект открывает возможности для сверхбыстрого управления электронным спектром и оптическими свойствами материалов, используемых в приборах нанофотоники и оптоэлектроники.

  • 2007
    Магнетотранспорт в p-Si/SiGe с низкой концентрацией примесей в ультраквантовом пределе

    Исследована высокочастотная проводимость двумерных дырок в гетероструктуре p-Si/SiGe акустическим бесконтактным методом в ультраквантовом пределе сильных магнитных полей. Обнаружено образование запиннингованного вигнеровского кристалла (стекла) при низком уровне легирования. Вывод сделан на основании сравнительного анализа температурных (температуры 0.3—0.8°К) и магнитополевых (магнитные поля до 14—18 Тл) зависимостей высокочастотной и статической проводимостей и вольтамперных характеристик. Нелинейность вольтамперных характеристик в ультраквантовом пределе соответствует модели прыжков по центрам пиннинга.

  • 2007
    Индуцированная сильным электрическим полем локализация электронов в политипах карбида кремния

    Разработана новая триодная методика для исследования вольт-амперных характеристик в сильных электрических полях, что позволило впервые обнаружить отрицательную дифференциальную проводимость, обусловленную блоховскими осцилляциями в естественной сверхрешетке политипов карбида кремния. Пороговые поля блоховских осцилляций в политипах 8Н-, 6Н-, 4Н-SiC (110, 150 и 290 кВ/см) изменяются в соответствии с меняющейся шириной первой минизоны в этих политипах, что убедительно свидетельствует об указанной выше природе отрицательной дифференциальной проводимости. Амплитуда отрицательной проводимости по абсолютной величине равна или превосходит значение дифференциальной проводимости на положительном участке вольт-амперных характеристик, что свидетельствует о стабильном, незатухающем характере блоховских осцилляций. Полученные результаты важны для создания эффективных твердотельных источников и усилителей микроволнового и терагерцового излучения.

  • 2007
    Особенности перехода металл - диэлектрик в отщепленной примесной зоне двумерных полупроводников

    Рассмотрены особенности перехода металл - диэлектрик в отщепленной примесной зоне двумерных полупроводников. Проведено исследование транспорта по локализованным примесным водородоподобным состояниям, полученным путем легирования ямы и барьеров. Выращены структуры GaAs/Al0,3Ga0,7As, 1-10 ям (10 and 15 nm) и барьеров (25-100 nm). Легирование — мелкий акцептор Be. С ростом концентрации в структурах GaAs/AlGaAS с двукратным заполнением примеси наблюдался переход изолятор (сильная локализация-SL) — грязный металл (слабая локализация-WL). Показано, что переход к грязному металлу WL происходит в отщепленной верхней примесной зоне Хаббарда. Величина эффективной массы в данной примесной зоне оценена m~3mo. Для структур второго типа реализована ситуация узкой примесной зоны за счет расположения фоновых компенсирующих центров вне области легированного слоя. В них наблюдались активационная зависимость проводимости ε4, возрастание холловской подвижности с понижением температуры; смена знака низкотемпературного эффекта Холла; нелинейность пробойного типа, характеризуемого S-образной ВАХ. Эффекты объясняются переходом Андерсона, происходящим в примесной зоне с ростом концентрации примеси. Делокализация состояний в центре примесной зоны не приводит к металлической проводимости, поэтому данный переход назван «виртуальным».

  • 2007
    Сила Казимира и давление света

    Метод динамической оптической голографии впервые использован для изучения силы Казимира между двумя макроскопическими объектами (тонкая проводящая мембрана и проводящая сфера). Теоретически предсказано и экспериментально подтверждено наличие высших гармоник в силе Казимира в условиях, когда расстояние между взаимодействующими объектами меняется по гармоническому закону. Обнаружено и проанализировано влияние конечной проводимости и конечной толщины взаимодействующих объектов на величину силы Казимира. Для определения абсолютной величины силы Казимира впервые экспериментально использовано давление света в качестве эталона силы. Полученные результаты могут быть применены при разработке устройств наномеханики.

  • 2007
    Поиск и открытие киральной симметрии в атомных ядрах

    Явление нарушения киральной симметрии существует в мире элементарных частиц, в молекулах и в макромире, однако до последнего времени не было известно в атомных ядрах. Ядрами-кандидатами являются нечетно-нечетные ядра, когда 3 угловые момента—валентных нейтрона, протона и коллективного вращения трехаксиально деформированного остова перпендикулярны друг другу и могут существовать в двух зеркально-симметричных взаимных ориентациях. Решающим аргументом в пользу существования киральности является близость значений вероятностей электромагнитных переходов между уровнями, построенными на состояниях с «левой» и «правой» ориентациям угловых моментов. Эти значения оцениваются на основе измерений времен жизни возбужденных уровней. Решающие эксперименты с применением уникальной доплеровской γ — спектроскопической методики, разработанной в циклотронной лаборатории ФТИ, были проведены в 2003—2007 гг. на пучке тяжелых ионов Варшавского Циклотрона. В результате в ядре 128Cs впервые были обнаружены полосы с искомыми электромагнитными свойствами и, таким образом, явление киральности в атомных ядрах было, наконец, открыто.

  • 2007
    Новый комплексный подход к реализации квантового Мх-магнитометра с оптической накачкой

    Новый комплексный подход к реализации квантового Мх-магнитометра с оптической накачкой включает в себя: 1) многофакторную оптимизацию параметров Мх-резонанса; 2) новые методы привязки частоты управляемого генератора к частоте Мх-резонанса; 3) новые методы контроля параметров резонансной линии. Cоздана теоретическая модель, учитывающая все основные факторы, определяющие характеристики Мх-резонанса, в том числе спин-обменное и световое уширение и поглощение в толстом слое вакуумной ячейки с сохраняющим спин покрытием, позволяющая провести оптимизацию параметров резонанса в схеме Мх-магнитометра, и проведен эксперимент, продемонстрировавший жизнеспособность модели и ее способность давать как качественные, так и количественные предсказания. Существенно новым результатом многофакторной оптимизации является то, что учет жесткой связи спин-обменного уширения и поглощения света в кювете приводит к увеличению оптимума спин-обменного уширения в десять и более раз, что ограничивает возможность реализации преимуществ сверх-узких резонансов в магнитометрических схемах. Увеличение длины ячейки вдоль направления луча накачки в магнитометрической схеме позволяет за счет снижения концентрации атомов снизить полную ширину линии и, тем самым, пропорционально уменьшить сдвиги и ошибки магнитометра.

  • 2007
    Новый метод подачи топлива в горячую зону токамака и управления плотностью плазмы с помощью инжекции высокоскоростной плазменной струи

    Впервые в мире разработан и изготовлен источник чистой и плотной водородной плазменной струи, основанный на взрывном принципе образования сгустка газа с последующей ионизацией и ускорением. Скорость и плотность плазменной струи составляют 200 км/с и 2*1022 м-3 и на порядок превышают параметры существующих аналогов. В экспериментах на сферическом токамаке Глобус-М объяснен механизм преодоления плазменной струей магнитного поля и доказано проникновение струи в центральную область плазмы. Показана возможность управления профилем плотности плазмы в токамаке с помощью плазменной струи. Полученные результаты существенны для решения проблемы подпитки термоядерного реактора топливом.

  • 2006
    Способ увеличения времен спиновой релаксации

    Понижение симметрии низкоразмерных гетероструктур по сравнению с объёмными полупроводниками приводит к анизотропии физических свойств этих систем. Нами предсказано, что такая анизотропия может проявляться в виде подавления одних механизмов спиновой релаксации другими. Для обнаружения эффекта был разработан специальный дизайн структуры, реализованный методом молекулярно-пучковой эпитаксии. Эффект анизотропии времен спиновой релаксации обнаружен по зависимости ширины контура Ханле от ориентации магнитного поля в плоскости ямы. Предложен дизайн «оптимальной»структуры для создания приборов, использующих спиновые степени свободы, c максимально длинными временами спиновой релаксации.