Название:Эффекты генерации электрических, спиновых и долинных токов в двумерных дираковских системах
Грантодатель:Гранты РНФ
Область знаний:02 - Физика и науки о космосе, 02-202 - Полупроводники
Ключевые слова:Фотогальванические эффекты, нелинейный транспорт, спиновые и долинные эффекты, двумерные кристаллы, дираковские материалы
Тип:исследовательский
Руководитель(и):Тарасенко,СА
Подразделения:
Код проекта:22-12-00211

Проект направлен на исследование электромагнитного отклика двумерных дираковских систем; изучение электрических, спиновых и долинных токов, индуцированных статическим электрическим или высокочастотным электромагнитным полем; поиск и исследование новых нелинейных и гидродинамических эффектов в электронных системах; развитие теоретических методов описания таких эффектов. Объектами исследования будут двумерные кристаллы и ван-дер-ваальсовые структуры на их основе, квантовые ямы специального дизайна, гибридные структуры, содержащие магнитные слои, и топологические изоляторы.

Создание и исследование двумерных систем с яркими и необычными физическими свойствами является в настоящее время одним из ключевых направлений развития физики твердого тела. Большое внимание привлекают двумерные кристаллы, в первую очередь графен и монослои дихалькогенидов переходных металлов, ван-дер-ваальсовы гетероструктуры на их основе, квантовые ямы на основе полупроводников с инвертированной зонной структурой, топологические изоляторы и магнитные топологические изоляторы. Интерес к таким системам связан как с изучением фундаментальных явлений, так и с перспективой их использования для создания нового класса приборов, в том числе приборов квантовой электроники и оптики. Носители заряда в таких двумерных системах характеризуются квазирелятивистским законом дисперсии, сильным спин-орбитальным взаимодействием, долинными степенями свободы. В системах возможны и наблюдаются интересные кинетические эффекты, такие как спиновый и долинный эффекты Холла, генерация чисто спиновых и долинных фототоков, объемные и краевые фотогальванические эффекты, возможна реализация гидродинамического режима течения электронов. Двумерные системы демонстрируют рекордные характеристики по нелинейному высокочастотному транспорту: эффектам генерации второй и третьей гармоники, в том числе в терагерцовом спектральном диапазоне. Вместе с тем, теоретическое описание двумерных дираковских систем, в особенности многодолинных систем, систем с сильным спин-орбитальным взаимодействием и систем на основе двумерных нецентросиметричных кристаллов, далеко от завершения, а ряд экспериментальных результатов не имеет в настоящее время удовлетворительного объяснения. Сказанное выше обуславливает актуальность, новизну и научную значимость проекта.

В проекте предполагается вести исследования по следующим направлениям: нелинейный высокочастотный транспорт дираковских фермионов в столкновительном, баллистическом и гидродинамическом режимах; спиновый и долинный эффекты Холла; краевые и объемные фотогальванические эффекты в двумерных кристаллах и ван-дер-ваальсовых структурах на их основе; спин-гальванический и обратный спин-гальванический эффекты; эффекты конверсии «спин-ток» и передачи спинового момента в гибридных структурах с магнитными слоями.