О лаборатории

Лаборатория СпинОптроники создана в Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, в рамках выполнения работ по программе П.220.

Ведущий ученый: профессор Манфред Хельмут Байер(Германия)
 

Цель проекта

a) Изучение и понимание спиновых явлений в новейших образцах системах на основе полупроводников. Использование полученных знаний для развития таких областей как спиновая электроника, оптоэлектроника, квантовая информатика и т.д.
b) Добиться возможности оптического и электронного управления спинами в подобных структурах.
c) Разработать гибридные структуры полупроводник/ферромагнетик в которых новые функциональные возможности будут достигаться за счет комбинации разных блоков, оперирующих зарядом или спином.
d) Разработать новые экспериментальные методы, комбинирующие методы оптической спектроскопии и методы магнитного резонанса, для исследования атомной и спиновой структуры точечных дефектов. В качестве конкретного примера: мы ожидаем, что исследование сильно взаимодействующих систем полупроводник/ферромагнетик и высокотемпературной светоиндуцированной спиновой поляризации электронов в GaAs:N и в широкозонном полупроводнике SiC, позволит в будущем создавать совершенно новые спиновые устройства, работающие при комнатной температуре.

Основные задачи

1. Экспериментальное и теоретическое изучение спин-зависимой рекомбинации на парамагнитных центрах при оптической или электрической инжекции носителей в полупроводник или полупроводниковую структуру. Разработка на основе полученных результатов новых устройств для спинтроники.
2. ЭПР, ЭСЭ и ОДМР исследования интересных для спинтроники полупроводниковых наноструктур и одиночных квантовых объектов.
3. Реализация ближнепольной микроскопии для исследования одиночных объектов: квантовых точек, молекул и примесных центров в кристаллах. Демонстрация оптического управления зарядовым и спиновым состоянием.
4. Изучение механизмов, ответственных за эффекты, происходящие на малых расстояниях: i) спин-зависимое туннелирование через интерфейс, ii) s-d (p-d) обменное взаимодействие между носителями заряда и магнитными ионами.





Планируемые результаты

1. Разработка методов, позволяющих использовать спин-зависимую рекомбинацию для получения высоких значений спиновой поляризации (вплоть до 100%) свободных электронов в зоне проводимости, электронов, локализованных на глубоких примесях, и ядер вокруг этих центров, при комнатной температуре и слабом магнитном поле.
2. Теоретическое описание и экспериментальная идентификация главных механизмов, ответственных за взаимодействие спинов носителей в полупроводниковой квантовой яме с намагниченностью ферромагнетика.
3.Оптическое и электрическое управление намагниченностью в гибридных квантовых ямах ферромагнетик/полупроводник.
4. Разработка методологии магниторезонансной спектроскопии основанной на спин-зависимой рекомбинации и спин-зависимой проводимости.
5. Обобщение теории непрямого обменного взаимодействия между двумя парамагнитными центрами в полупроводниковых гетероструктурах.