Аннотация
Магнитные примесные центры в полупроводниках являются актуальными претендентами на роль носителей квантовой информации и являются основой для производства многих полумагнитных полупроводников, давно привлекающих к себе внимание из-за сочетания хорошо управляемых транспортных, оптических и магнитных свойств. Кроме того, такие центры одновременно являются ключевым элементом многих лазерных сред, и активно применяются в оптике. Большой интерес представляют центры в кристаллах из-за возможности контролировать и фиксировать их положение в пространстве. Поэтому актуальным является исследование влияния кристаллического окружения и его симметрии на вырождение собственных состояний таких центров, их энергетический спектр, время жизни, время установления равновесной заселенности и время декогренеции таких состояний. Преимуществом магнитных центров является то, что многие их свойства можно контролировать изменением внешних полей, действующих на такой центр. В связи с этим важно изучить взаимодействие центров со светом, звуком, распространяющимся в кристалле, внешним магнитным полем. В образовании ферромагнетизма в магнитных полупроводниках ключевую роль играет косвенное обменное взаимодействие между магнитными примесями. Изучение свойств этого взаимодействия играет важную роль в понимании и управлении магнитными свойствами вещества. В настоящее время активно изучаются структуры пониженной размерности в которых сильны эффекты размерного квантования. В связи с этим встает вопрос о том, как меняются свойства косвенного обменного взаимодействия в структурах пониженной размерности. Проект направлен на построение теории резонансных оптических внутрицентровых переходов для ионов марганца в кристаллах CdTe и ZnSe с учетом многоэлектронной структуры центра, а также с учетом влияния окружения центра на его оптические и магнитные свойства. Впервые будет прояснена роль эффекта Яна-Теллера в возбужденном состоянии данного центра и антиферромагнитного взаимодействия с ближайшим другим ионом марганца в образовании стоксова сдвига в спектре фотолюминесценции данного центра. Также проект направлен расчет магнитополевых зависимостей времен релаксации и декогеренции центра, образованного атомом хрома в кубическом кристалле ZnSe. Впервые будет изучен переход от релаксационного к резонансному типу поглощения ультразвука на данном центре. Кроме того, проект направлен на исследование косвенного обменного взаимодействия в одномерных мезоскопических системах конечного размера.
Ожидаемые результаты
В рамках задачи о резонансном возбуждении и излучении центра Mn в CdTe и ZnSe будет разработана последовательная теория оптических переходов между основным и ближайшим возбужденным состояниями иона Mn в кристаллах CdTe и ZnSe с учетом многоэлектронной структуры данного центра. Будет рассчитана степень поляризации внутрицентровой фотолюминесценции центра Mn при нулевом и ненулевых внешних постоянных магнитных полях. Впервые будет прояснена роль эффекта Яна-Теллера в возбужденном состоянии данного центра и антиферромагнитного взаимодействия с ближайшим другим ионом марганца в образовании стоксова сдвига в спектре фотолюминесценции данного центра. В рамках задачи об изучении магнитных свойств центра Cr в кубическом кристалле ZnSe будут получены зависимости времени декогеренции и времени релаксации центра от величины и направления магнитного поля. Планируется произвести оценку величины этих времен в полях выше 0.1 Тл. Впервые будет разработана теория перехода от релаксационного механизма поглощения звука на центре к резонансному в зависимости от внешнего магнитного поля. Будет произведен расчет частотной зависимости поглощения звука на центре в полях выше 0.1 Тл. В рамках задачи о косвенном обменном взаимодействии в одномерных мезоскопических системах ожидается получение критерия перехода от ферромагнитного упорядочения к антиферромагнитному при уменьшении размера системы и появлении дискретных уровней. Важной особенностью является то, что РККИ взаимодействие в 1,2,3D системах на расстояниях между магнитными центрами менее фермиевской длинны волны всегда имеет ферромагнитный характер. В нульмерных системах косвенный обмен приводит к антиферромагнитному упорядочению. Исследование косвенного обменного взаимодействия при переходе от 0D к 1D позволит выявить критерий, при котором изменяется тип взаимодействия при изменении размера системы.
