О лаборатории

Лаборатория микроволновой спектроскопии кристаллов входит в состав отделения физики твердого тела Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН. Деятельность лаборатории направлена на развитие фундаментальных радиоспектроскопических исследований широкого спектра перспективных материалов, а также на разработку новых экспериментальных методов магнитно-резонансной спектроскопии и современной приборной базы для изучения и диагностики полупроводниковых и диэлектрических материалов и наноструктур.

Многолетние исследования, проводившиеся как в Физико-техническом институте, так и в зарубежных научных центрах, позволили сотрудникам лаборатории накопить богатый опыт в области спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), двойных магнитных резонансов: двойного электронно-ядерного резонанса (ДЭЯР) и оптически детектируемого магнитного резонанса (ОДМР). В лаборатории были выполнены пионерские работы в области оптически-детектируемого циклотронного резонанса (ОДЦР).

Популярный в электронике полупроводник - карбид кремния может обрести новую жизнь в мире квантовых технологий. Группа исследователей из Физико-Технического Института им. А. Ф. Иоффе и немецкого Университета г. Вюрцбург, которая уже несколько лет экспериментируют с SiC, пришла к выводу, что определенным образом организованные вакансии кристалла обладают уникальными свойствами: облучение светом приводит к созданию инверсной населенности электронных спиновых уровней, то есть возможности получения мазерного эффекта при комнатной температуре. Учёные взяли новый квантовый рубеж // strf.ru

Электронный парамагнитный резонанс, открытый Е.К. Завойским в Казани в 1944 году, является одним из самых мощных аналитических методов, доступных сегодня для физиков, химиков, биологов. Спектроскопия магнитного резонанса, или радиоспектроскопия, исследует взаимодействия магнитной компоненты электромагнитного поля с магнитными моментами, имеющимися в веществе: магнитными моментами неспаренных электронов и ядерными магнитными моментами. Обнаружение явления ЭПР послужило основой для открытия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и основанных на ЭПР двойных резонансов. Эти открытия явились базой многочисленных радиоспектроскопических исследований фундаментальных спиновых явлений, биологических процессов, структуры собственных и примесных дефектов в конденсированных системах и т.д. (Лекция (слайды) П.Г.Баранова по основам ЭПР/ЯМР, pdf, 2.5МБ)

Современной тенденцией спектроскопии ЭПР является увеличение рабочей частоты радиоспектрометров, что значительно повышает чувствительность и спектральное разрешение. Применение оптических и электрических методов регистрации магнитных резонансов позволяет достичь абсолютной чувствительности – регистрации магнитного резонанса на одиночной молекуле, одиночном дефекте, одиночном спине. Появляется возможность создания сенсоров для измерения локальных магнитных полей, локальных зарядов и температуры с наноразмерным пространственным разрешением.

Использование оптически детектируемого магнитного резонанса дает возможность сочетать высокое энергетическое разрешение и информативность ЭПР с такими достоинствами оптической спектроскопии, как высокая чувствительность и пространственная селективность. В лаборатории проводятся исследования по магнитному резонансу низкоразмерных структур, разработаны новые методы оптически детектируемого магнитного резонанса, основанные на обнаруженных спин-зависимых эффектах.

В лаборатории разрабатывается современная приборная база для магнитно-резонансных исследований. Работы ведутся по нескольким направлениям:

Разработанная нами установка объединяет атомно-силовой микроскоп со спектрометром магнитного резонанса. Дефекты в алмазе – прорыв в электронике // strf.ru

• Создание линейки современных высокочастотных спектрометров ЭПР-ОДМР диапазонов 35, 78, 94, 140 ГГц;

• Создание зондово-оптического спектрометра магнитного резонанса, объединяющего атомно-силовой и конфокальный оптический микроскопы с магнитным резонансом;

• Поиск материалов для нового поколения сенсоров, позволяющих заменить сенсоры на основе алмазов более технологичными полупроводниками, в частности, карбидом кремния.