• 2006
    Cверхбыстрые фотомагнитные явления в магнитных диэлектриках

    Показано, что фемтосекундные лазерные импульсы возбуждают осцилляции спиновой системы. Обнаружены два механизма фотомагнитного возбуждения антиферромагнитного резонанса - тепловой и нетепловой. Тепловой механизм реализуется в редкоземельных ортоферритах TmFeO3 и HoFeO3, при спиновой переориентации посредством фазового перехода второго рода с характерным временем порядка пикосекунд. Прямое нетепловое воздействие фемтосекундных лазерных импульсов на магнитоупорядоченную спиновую систему наблюдалось в редкоземельных ортоферритах, пленках магнитных гранатов и борате железа. Обнаруженные явления по сверхбыстрому управлению спиновой системой с помощью света представляют собой новое направление в физике магнитных явлений.

  • 2006
    Исследование фундаментальных физических свойств InN и твердых растворов InxGa1-xN

    Экспериментальные и теоретические исследования фотолюминесценции и пропускания эпитаксиальных слоев InN позволили оценить важнейшие фундаментальные параметры — ширину запрещенной зоны и величину эффективной массы электронов. Установлено, что ширина запрещенной зоны InN соответствует ИК области спектра и равна 0.67 эВ, а не 1.9&–2.0 эВ, как считалось ранее. Показано, что экспериментальные спектры поглощения и фотолюминесценции хорошо согласуются с результатами модельных теоретических расчетов в предположении непараболической зоны проводимости с линейной зависимостью эффективной массы от кинетической энергии и с эффективной массой в ?-точке m*=0.07m0. Полученные результаты открывают новые перспективы практического использования InN и твердых растворов на его основе в электронике, оптоэлектронике и солнечной энергетике.

  • 2006
    Высокоэффективные термоэлектрические полупроводниковые материалы

    Осуществлена оптимизация структуры энергетической зоны и транспортных свойств в системе полупроводниковых твердых растворов Mg2Si-Mg2Sn для разработки новых термоэлектрических материалов с эффективностью ZT>1. Полученные термоэлектрические материалы n-типа превосходят по своим характеристикам в области высоких температур 600 ? 870 К все известные аналоги, экологически безопасны, не содержат дорогостоящих, дефицитных и токсичных компонентов. Натурные испытания подтвердили полученные результаты и позволили создать совместно с фирмой «Коматсу» (Япония) термоэлектрические модули с КПД - 12%.

  • 2006
    Высокоэффективные металлические нанокатализаторы

    Разработана технология получения металлических нанокатализаторов, обладающих рекордной активностью. Технология основана на использовании разработанного в ФТИ РАН метода лазерного электродиспергирования металлов. Получены каталитические покрытия, состоящие из аморфных металлических наночастиц (Pt, Pd, Ni, Cu и др.) с малой дисперсией размеров. Вследствие аморфности наночастицы не коагулируют при соприкосновении, что позволяет получать структуры с предельно высокой плотностью частиц, обладающие рекордной каталитической активностью. В практически важных химических реакциях превращения хлорорганических соединений полученные наноструктуры Pt, Pd и Ni обладают каталитической активностью на два-три порядка большей, чем у известных в мире аналогов. Чрезвычайно высокая каталитическая активность наноструктур Pt в электрохимических реакциях окисления водорода и восстановления кислорода решает одну из ключевых проблем водородной энергетики – позволяет уменьшить более чем на порядок расход Pt в топливных элементах.

  • 2006
    Сверхбыстрое управление световыми потоками в трехмерных высококонтрастных фотонных кристаллах

    Разработана технология создания трехмерных высококонтрастных фотонных кристаллов высокого совершенства на основе композитов опал-полупроводник. В оптических экспериментах с фемтосекундным временным разрешением впервые продемонстрирована возможность сверхбыстрого (~100 фс) управления световыми потоками в трехмерных фотонных кристаллах на основе композитов опал-Si и опал-VO2.

  • 2006
    Взаимодействие оптического излучения с волнами пространственного заряда

    Впервые с помощью оптического возбуждения в высокоомных полупроводниках экспериментально обнаружена (в Cd Te : Ge) мода волн перезарядки ловушек, обладающая линейным законом дисперсии. Построена теория, описывающая волны перезарядки ловушек в полупроводниках с низкой подвижностью и малой концентрацией ловушек, что позволило объяснить экспериментальные результаты.

  • 2006
    Исследование ионного циклотронного нагрева плазмы в сферическом токамаке «ГЛОБУС-М»

    Впервые в мире в условиях сферического токамака на «Глобусе-М» продемонстрирована возможность эффективного нагрева плазмы в диапазоне ионных циклотронных частот. При сравнительно небольшой мощности нагрева 0, 15 МВт удалось получить увеличение ионной температуры плазмы с 160 эВ до 320 эВ. Численное моделирование нагрева ионов, выполненное с помощью международного транспортного кода АСТРА, основанного на неоклассических транспортных коэффициентах, хорошо согласуется с экспериментом.

  • 2006
    Неадиабатические взаимодействия в фотопроцессах с участием атмосферных молекул

    Проведено экспериментальное и теоретическое исследование неадиабатических взаимодействий при диссоциации оптически возбужденных двух- и трехатомных молекул HCl, HBr, RbI, BrCl< SO2, N2O, O3 и OCs. Разработаны новые методики, позволяющие детектировать пространственные распределения продуктов реакции, находящихся в определенном квантовом состоянии, в том числе орбитальном и спиновом. Проведены квантово-механические расчеты неадиабатических взаимодействий в молекулах и динамики изучаемых фотопроцессов. Определены амплитуды и фазы рассеяния при диссоциации ряда практических важных атмосферных молекул.

  • 2005
    Спин-зависимое резонансное туннелирование Исследовано туннелирование электронов через двухбарьерные полупроводниковые гетероструктуры на основе материалов без центра инверсии. Продемонстрировано, что процесс туннелирования в таких системах является спин-зависимым и прозрачность структуры зависит от ориентации электронных спинов. Микроскопическая природа эффекта связана с линейным по волновому вектору спин-орбитальным расщеплением резонансных уровней. Показано, что для создания спиновых инжекторов и детекторов могут быть использованы резонансные туннельные диоды на основе двухбарьерных полупроводниковых гетероструктур: электроны, наклонно прошедшие через структуру становятся поляризованными по спину, а туннелирование ориентированных по спину носителей заряда сопровождается генерацией электрического тока в плоскости интерфейсов.
  • 2005
    Лазеры среднего ИК диапазона, работающие на модах «шепчущей галереи» (WGM).

    Впервые изготовлены лазеры среднего ИК диапазона (3 – 4 мкм), использующие дисковые резонаторы, работающие на модах «шепчущей галереи» (WGM). Особенностью таких резонаторов является их высокая добротность, что облегчает получение лазерного излучения в слабо усиливающих оптических средах. Лазеры изготовлялись из стандартной двойной гетероструктуры на основе InAs. Показано, что в WGM-лазерах пороговая плотность тока в 3-4 раза ниже, чем в стандартных полосковых лазерах, сделанных с использованием той же самой гетероструктуры. Максимальная рабочая температура WGM-лазеров оказалась на 40oС выше, чем у аналогичного полоскового лазера. Данные исследования открывают новые возможности в разработке лазерных источников излучения среднего ИК диапазона, работающих при комнатной температуре.

  • 2005
    Влияние поперечного магнитного поля на резонансное туннелирование в двумерных гетероструктурах

    Выполнены теоретические исследования явления резонансного туннелирования в двумерных гетероструктурах: резонансном туннельном диоде и в системе из двух самосогласованных квантовых ям. Предложен и проанализирован эффективный способ управления формой вольтамперной характеристики и величиной пикового тока в таких структурах путем приложения поперечного магнитного поля в плоскости интерфейса. Метод обеспечивает высокую прецизионность управления параметрами туннельных гетероструктур.

  • 2005
    Кремниевые периодические структуры и жидкокристаллические композиты на их основе

    Разработана технология и впервые получены управляемые квазиодномерные фотонные кристаллы на основе кремниевой матрицы щелевой структуры, заполняемой жидким кристаллом. Управление положением края запрещенной фотонной зоны обеспечивается приложением электрического поля или изменением температуры и может достигать 0.25 мкм в диапазоне длин волн порядка 10 мкм. Важнейшим достоинством полученных устройств является их совместимость с кремниевыми интегральными схемами.

  • 2005
    Сегнетоэлектрические микроэлектронные элементы памяти

    Разработана технология изготовления сегнетоэлектрических микроэлектронных элементов памяти, обеспечивающих хранение информации без потребления энергии (энергонезависимая память). Усовершенствована методика измерений остаточной поляризации, разработаны оригинальные методы контроля важнейших параметров, определяющих надежность работы сегнетоэлектрических элементов памяти: плотности и асимметрии ловушечных состояний на интерфейсах структуры, величины связанных с ними встроенных внутренних полей. Разработанные методы обеспечивают возможность контроля технологии и оптимизации характеристик устройств памяти, а также повышение их надежности.

  • 2005
    Ферромагнетизм в полимеризованных фуллеренах: донорно-акцепторный механизм с переносом спина

    Предложен механизм возникновения высокотемпературного ферромагнетизма в слоистых полимеризованных фуллеренах. На основании расчетов ab initio показано, что в присутствии рассеянных в матрице парамагнитных примесей, таких как водород, фтор, группы OH, NH2 или CH3, часть молекул C60 становится магнитно-активной вследствие переноса спина и заряда с радикалов. Расчет обменного взаимодействия между парами спинов, локализованных на таких молекулах, дает значение внутриплоскостного обменного интеграла ~ 0,3 эВ для ближайших и следующих соседей, что показывает возможность формирования ферромагнитного состояния в слоистом полимеризованном фуллерене с температурой упорядочения ~ 900 K.

  • 2005
    Исследование электронных и магнитных структур кристаллов методом второй оптической гармоники

    Изучена генерация второй оптической гармоники, связанная с магнитным порядком и внешним магнитным полем в ряде диэлектриков и полупроводников. Определены магнитные структуры в гексагональных манганитах RMnO3 (R – редкоземельный ион, In). Установлены вклады различных механизмов в формирование второй гармоники: магнитодипольный вклад в антиферромагнетиках CoO, NiO и KNiF3, обусловленный многофотонным резонансом; объемный электродипольный вклад в борате меди CuB2O4 и мультиферроике GaFeO3. В полупроводниках GaAs и CdTe обнаружена генерация второй гармоники в магнитном поле в области края фундаментального поглощения, связанная с орбитальным квантованием и определяемая как электродипольным вкладом, так и нелинейной магнитооптической пространственной дисперсией.

  • 2005
    Кинетика очага разрушения гетерогенных тел и прогноз сейсмических явлений

    На основе кинетических представлений сформулированы физически обоснованные критерии формирования очаговой стадии процесса разрушения, общие для твердых тел, включая горные породы. Они подтверждаются как лабораторными исследованиями, так и анализом статистики горных ударов на одном из рудников за 20-летний период и полной базы данных сейсмического режима региона Камчатки, содержащей параметры более 70000 землетрясений различной силы. Выделены очаговые области 37 сильных землетрясений, из которых в 32 случаях были обнаружены предвестники, т.е. вероятность прогноза землетрясения составляет 0,89. Выполненные исследования позволили разработать методику прогнозирования места, времени и энергии сейсмических явлений.

  • 2005
    Теоретический анализ рефлектометрической диагностики плазменной турбулентности

    Развита аналитическая теория рефлектометрической диагностики, широко используемой для измерения параметров плазменной турбулентности в установках токамак. Показано, что вопреки господствующей точке зрения, наряду с рассеянием назад в окрестности точки отражения зондирующей волны, существенный вклад в рефлектометрический сигнал вносит малоугловое рассеяние на всей трассе распространения. Впервые определено пространственное разрешение диагностики как в режиме формирования сигнала в результате однократного рассеяния, так и при многократном рассеянии, реализующемся в крупных термоядерных установках. Обнаружены новые возможности локального измерения параметров плазменной турбулентности и скорости вращения плазмы, применимые, в том числе, и в токамаке-реакторе ИТЭР.

  • 2005
    Наблюдения уникального всплеска космического гамма-излучения и его отражения от поверхности Луны

    Проведены уникальные наблюдения гигантского всплеска гамма-излучения от источника повторных всплесков SGR1806 с одновременной регистрацией сигналов аппаратурой КОНУС на американском спутнике «Винд» и аппаратурой ГЕЛИКОН на отечественной астрофизической станции «Коронас-Ф». Станция «Коронас-Ф» находилась на близкой околоземной орбите и в момент всплеска 27 декабря 2004 г. Земля заэкранировала ее от гамма-источника. Аппаратура ГЕЛИКОН зарегистрировала при этом отраженный от поверхности Луны импульс гамма-излучения от гигантского всплеска. Таким образом, впервые проведена естественная локация Луны мощным потоком рентгеновского и гамма-излучения. Регистрация отраженного от Луны сигнала впервые позволила с высокой достоверностью восстановить интенсивность, временную историю и энергетику начального импульса гигантского всплеска гамма-источника. Осуществить это при прямом облучении детекторов не удавалось из-за их «ослепления».

  • 2004
    Энергетический спектр и кинетика 2D-носителей заряда на поверхности анизотропного теллура

    Экспериментально и теоретичеcки исследованы свойства 2D-дырок в размерно-квантованном аккумулирующем слое, возникающем на интерфейсах Те-ТеО2 и Те-SiO2. Установлен закон дисперсии дырок и его анизотропия, которые отличаются от 2D-спектров для кубических полупроводников отсутствием спинового вырождения валентной зоны вследствие сильного спин-орбитального взаимодействия. Обнаружен эффект слабой локализации 2D-дырок на поверхности теллура при низких температурах и определена роль междолинных переходов, приводящих к снятию спинового вырождения. Установлено, что явления переориентации спина происходят также в системе нанокластеров теллура в решетке опала вследствие образования 2D-слоя на интерфейсе Те-SiO2.

  • 2004
    Нестационарная фотоэдс и фотопроводимость в кристаллах широкозонных полупроводников

    В широкозонных полупроводниках во внешнем электрическом поле впервые реализовано резонансное усиление сигнала нестационарной фотоэдс в области высоких (> 100 кГц) частот фазовой модуляции при приложении знакопеременного электрического поля. Теоретически предсказан и экспериментально обнаружен эффект нелинейного взаимодействия низко- и высокочастотных собственных типов колебаний зарядов. На его основе предложена и реализована в кристаллах Bi12SiO20, Bi12TiO20 оригинальная методика прямых измерений дрейфовой подвижности носителей заряда.

  • 2004
    Спин-зависимое туннелирование

    Предсказан новый эффект - генерация поперечного электрического тока при туннелировании спин-поляризованных электронов через нецентросимметричные полупроводниковые барьеры. Направление этого тока определяется спиновой ориентацией электронов и симметрийными свойствами барьера; в частности, ток меняет направление на противоположное, если спин носителей меняет знак. Микроскопическая природа такого «туннельного спин-гальванического эффекта» связана с зависимостью туннельной прозрачности барьера от электронного спина и волнового вектора. Показано, что возможен и обратный эффект - спиновая поляризация электронов, наклонно прошедших через барьер. Построена теория резонансного спин-зависимого туннелирования через двухбарьерные структуры, в которых спиновые эффекты значительно усиливаются. Такие туннельные структуры могут быть использованы в качестве спиновых фильтров и инжекторов.

  • 2004
    Рекордно мощный лазер с высоким КПД

    В асимметричных лазерных гетероструктурах раздельного ограничения в системе AlGaAs/GaAs/InGaAs со сверхшироким волноводом (1.7 мкм), изготовленных методом МОС-гидридной эпитаксии, удалось снизить величину внутренних оптических потерь до 0.34 см-1. Получена генерация на основной поперечной моде за счет различия между пороговыми концентрациями (10-20%) для неё и мод высших порядков. На основе полученных гетероструктур в лазерах со 100 мкм апертурой и длиной резонатора Фабри–Перо ~ 3.5 мм достигнуты рекордная мощность излучения 16 Вт в непрерывном режиме генерации и максимальное значение КПД - 74 %.

  • 2004
    Спиновая релаксация электронов в полупроводниках n-типа

    Экспериментально и теоретически исследованы процессы спиновой релаксации электронов в полупроводниковых соединениях n-типа. Обнаружен новый механизм спиновой релаксации, обусловленный анизотропным обменным взаимодействием локализованных на донорах электронов, ограничивающий спиновую память при низких температурах. В высокотемпературной области, напротив, обнаружено удлинение времени жизни спина почти на два порядка по сравнению с предсказаниями существующей теории. Оба этих результата важны как для фундаментальной физики твердого тела, так и для приложений в спиновой электронике, где сохранение неравновесного электронного спина имеет принципиальное значение.

  • 2004
    Фотонная зонная структура синтетических опалов

    Впервые определена фотонная зонная структура синтетических опалов для всей поверхности зоны Бриллюэна. Предложен новый метод изучения фотонных кристаллов посредством визуализации фотонной зоны в дифракционных экспериментах по аналогии дифракцией рентгеновских лучей на обычных кристаллах.

  • 2004
    Моделирование атмосфер нейтронных звезд

    Применительно к атмосферам нейтронных звезд впервые выполнено самосогласованный расчет термодинамических функций, поляризационных характеристик и коэффициентов поглощения для сильно замагниченной (B>1012 Гс) водородной плазмы с учетом ее частичной ионизации. Показано, что необходимо учитывать зависимость структуры атомов от движения их центра масс в сильном магнитном поле. Показано, что ионизация замагниченной плазмы в атмосферах нейтронных звезд приводит к появлению спектральных особенностей и изменениям уровня спектрального континуума, которые должны проявляться в наблюдениях. Полученные теоретические результаты нашли применение при объяснении спектра ближайшей нейтронной звезды RX J1856.5-3754.

  • 2004
    Допплеровская γ-спектроскопии ядерных уровней

    С помощью разработанных в ФТИ допплеровских методов γ-спектроскопии впервые измерены времена жизни ≈ 200 ядерных уровней 118Te, 119I, 120Xe, 141Eu, 142,144,145Gd в диапазоне 10-14÷10-9 с и изучено взаимодействие коллективных и квазичастичных степеней свободы в экстремальных условиях предельно больших значений энергий возбуждения (до ≈30 MeV) и спинов (до I≈60 ћ). Установлено, что в ядрах новой околомагической области с Z≈64 и N≈82 магнитное вращение квазичастиц комбинируется с коллективным вращением остова.

  • 2004
    Электрически управляемые оптические фильтры для волоконных линий связи

    Заложены теоретические основы электрического и оптического управления дифракцией света на Брэгговских решетках в фоторефрактивных кристаллах, разработана технология изготовления интегрально-оптических фильтров. Изготовлены и исследованы опытные образцы оптических фильтров с перестраиваемой передаточной характеристикой. Разработаны объемная и интегрально-оптическая модификации фильтров. В объемном варианте перестройка фильтра обеспечивается за счет динамической перезаписи решетки в кристалле с внесением скачков фазы. В интегральном варианте перестройка фильтра достигается за счет приложения электрического поля к различным участкам Брэгговской решетки, записанной в оптическом волноводе в кристалле LiNbO3. При этом обеспечивается быстрое (~1 нс) оперативное управление величиной показателя преломления для разных участков решетки и, соответственно, изменение условий Брэгга.