22.11.2017 
  


В связи с обновлением программного обеспечения сайт находится на реконструкции (некоторые страницы и сервисы могут быть недоступны)

Госконтракты

Раздел в стадии наполнения

 

Программы Министерство образования и науки РФ
2012 год.

Программа:
Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.
Подпрограмма: Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области нанотехнологий и наноматериалов
«Управляемые» метаматериалы
Х/д 983-12 от 02.04.12
Срок исполнения: 02.04.2012-15.10.2012 гг.

Отчет по Государственному контракту: 

Проведено исследование процессов распространения поверхностных магнитоплазмонов в планарных магнитных метаматериалах. Изучены свойства частотно-селективных поверхностей, сконструированных из  ферромагнитных микропроводов.  Проведено исследование плазмонного резонанса для сверхпроводящего димера, сложных сверхпроводящих структур: тримеров и цепочек гранул. Исследованы возможности управления параметрами ферромагнитных микропроводов - метаматериалов при помощи воздействий на них внешним магнитным полем. Результаты могут быть использованы при создании магнитных и сверхпроводниковых метаматериалов.

 

Программы Министерство образования и науки РФ
2011 год.

Программа:
Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.
Подпрограмма: Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области естественных наук по следующим научным направлениям: - математика; - физика конденсированных сред. физическое материаловедение; - оптика, лазерная физика и лазерные технологии; - физическая химия, электрохимия, физические методы исследования химических соединений; - химия высокомолекулярных соединений, нефтехимия, катализ; - фундаментальная медицина и физиология; - геофизика
Физика квантовых микро- и макросистем
Договор № 917-11 от 01.03.11 г.
Срок исполнения: 01.03.2011-30.06.2011 гг.
Министерство образования и науки РФ            ИФТТ РАН

Отчет по Государственному контракту
1. Измерения высокочастотных и транспортных характеристик монокристаллов пниктидов железа, анизотропии проводимости, верхнего критического поля, пиннинга вихрей и т.д. и определение основных параметров сверхпроводящего состояния пниктидов

      Новые высокотемпературные сверхпроводники – пниктиды железа, обладают ярко выраженной слоистой структурой и характеризуются высокой анизотропией энергетического спектра, которая находит свое отражение во всех без исключения транспортных и магнитотранспортных свойствах. Эксперименты по изучению температурных зависимостей верхнего критического поля Hc2(T) в этих кристаллах при температурах вблизи Тс указывают на значительную анизотропию величины Hc2(0), полученную экстраполяцией по известной формуле теории БКШ Вертхамера-Гельфанда-Хохенберга.
Анизотропия верхнего критического поля составляет примерно 2, а результаты экстраполяции в Т=0 по формулам теории БКШ дают значения 127 Тл и 251 Тл при направлениях поля вдоль и поперек нормали к слоям соответственно. Столь высокие значения Нс2 позволяют говорить о пниктидах железа как о перспективных сверхпроводниках с точки зрения их технических применений. К сожалению, в наших экспериментах мы имели возможность работать в полях до 17 Тл, что много ниже предельных значений Нс2 для этих кристаллов. Однако эксперименты в импульсных полях до 60 Тл [2] подтверждают сделанный нами вывод о высоких значениях Нс2. Правда, в экспериментах [2] эти значения оказались несколько ниже, что объясняется ограничением, накладываемым на критическое поле эффектом парамагнитного распаривания. Следует отметить, что помимо влияния ориентации образца в поле, верхние критические поля оказываются чувствительными к измерениям состава кристаллов. Так, полученные нами значения Hc2(0) оказались почти в два раза больше, чем те, что были измерены для кристаллов Ba(Fe093Co0.07)2As2. Таким образом, частичное замещение железа кобальтом приводит к понижению верхних критических полей в этом семействе сверхпроводников. 

2. Исследования спектров коллективных возбуждений спиновой плотности в ферромагнитных фазах двумерной электронной системы, которые реализуются при нечетных значениях фактора заполнения уровней Ландау. Изучение генезиса спектров по мере увеличения фактора заполнения от 1 до больших нечетных значений

Обнаружена новая спиновая мода в режиме квантового эффекта Холла в окрестности нечетных факторов заполнения в условиях, исключающих возможность скирмионных возбуждений. Наличие дополнительной спиновой моды предполагает нетривиальный магнитный порядок при неполных заполнениях уровней Ландау.  Эксперименты проводились методом методом рамановской спектроскопии на серии GaAs/AlGaAs структур с высокоподвижными одиночными квантовыми ямами. Были исследованы магнитоплазменные моды двумерного электронного газа. При нечетных целочисленных факторах заполнения n=3,5,7,… помимо классической гибридной магнитоплазменной моды, имеющей линейную длинноволновую дисперсию, обнаружено новое коллективное возбуждение – антифазная плазменная мода, являющееся антифазным колебанием спиновых подсистем на нулевом и первом уровнях Ландау. Как и обычный плазмон, эта мода является возбуждением зарядовой плотности, но в ее дисперсии содержится квантовый масштаб энергии – Ридберг. Поэтому данное возбуждение может быть названо квантовым плазмоном. В широком диапазоне целочисленных факторов заполнения n=2,3,…,16  были измерены энергии плазменных мод в длинноволновом пределе. Обнаружено, что при переходе от нечетных к четным факторам заполнения квантовый плазмон трансформируется в центральную компоненту триплета циклотронной спин-флип моды.
Между двумя спиновыми волнами наблюдалось характерное антипересечение в зависимости энергии от фактора заполнения. Энергетическое расщепление между возбуждениями линейно зависит от величины электронной плотности. Анализ свойств новой спиновой волны при экспериментальных условиях, исключающих существование скирмионов, указывает на то, что основное состояние системы при слабых отклонениях от нечетных целочисленных факторов заполнения является неколлинеарным ферромагнетиком.

3. Исследование двумерных электронных систем с сильным взаимодействием и наноструктур на их основе
Туннелирование в двумерную электронную систему используется для исследования электронных свойств в несколько отличающихся вариантах постановки эксперимента. При  традиционном  экспериментальном дизайне двумерный электронный газ отделен от металлического электрода (затвора) туннельным барьером, причем омические контакты подключены как к металлическому электроду, так и к двумерному газу. Через структуру наряду с переменным током может быть пропущен постоянный ток, создающий падение напряжения между электродами. В результате реализуются условия для измерения дифференциальной проводимости в зависимости от разности электрохимических потенциалов затвора и двумерного электронного газа [1]. В таком эксперименте можно исследовать структуру незаполненных двумерных подзон, заполненные двумерные подзоны, а также обусловленный межэлектронным взаимодействием провал туннельной плотности состояний на Ферми уровне.
Все сказанное выше относится к достоинствам традиционной постановки эксперимента. Однако, у нее есть существенный недостаток: она требует переноса заряда вдоль двумерного электронного слоя. Если такой перенос затруднен, как это бывает в условиях квантового эффекта Холла, традиционная постановка туннельного эксперимента становится невозможной.

Будучи идейно исключительно простым, этот эксперимент технически сложен и чрезвычайно трудоемок. Кроме обычных проблем, связанных с однородностью двумерного электронного газа, необходимостью поддерживать низкую (в десятки милликельвин) температуру и сильном магнитном поле, возникла необходимость точной компенсации паразитного сигнала и, из-за малости измеряемых сигналов, необходимость длительного накопления при повторяющемся импульсном воздействии.
Все эти недостатки с лихвой окупаются открывшимися возможностями для исследования. В эксперименте возможно прямое измерение скачков химического потенциала на целочисленных и дробных факторах заполнения, а также прекрасно видны кулоновские щели. Впрочем, эта информация была  ранее получена другими методами. Впервые обсуждаемым методом наблюден распад пришедшего в двумерную систему заряда на возбуждения с дробным зарядом: возбуждения с энергией, линейно зависящей от (-1). Неожиданным является и проявление кулоновских щелей на полностью заполненных и полностью пустых квантовых уровнях.
Как видно из этого перечисления, предложенная  модификация туннельных структур открывает широкие перспективы для изучения эффектов электрон-электронного взаимодействия в двумерном электронном газе.

Программа:
Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013гг.
Подпрограмма: «Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров по направлению «Новые катодные материалы для топливных элементов на твердых оксидах» с участием научно-исследовательских и научно-образовательных организаций Германии в рамках реализации программы CLIENT» »
Новые катодные материалы для твердооксидного топливного элемента
Договор № 950-11 от 09.11.2011
Срок исполнения: 09.11.2011-10.11.2013

Отчет по Государственному контракту: 
Были синтезированы однофазные образцы сложных оксидов Pr1.6Sr0.4CuO4 и Pr2CuO4 для использования в качестве катодов твердооксидных топливных элементов. Проведены исследования химической стабильности новых катодных материалов при их контакте с материалами электролита. Отработаны режимв нанесения и спекания катодных и защитных слоев на газоплотные элетролитические мембраны. 

Программа:
Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.
Подпрограмма: Проведение научных исследований коллективами под руководством приглашенных исследователей в области химии и новых материалов
Новые низкоразмерные органические проводники на основе катион-радикальных солей: синтез и физические свойства
г/к № 14.740.11.0911 от 29.04.2011 г.  
Срок исполнения:29.04.2011-30.11.2012 гг.

Отчет по Государственному контракту
Проведены исследования структуры и магнитотранспортных свойств на кристаллах органических проводников a-(BEDT-TTF)2KX(SCN)4, (X=K,Tl), k-(BETS)2Mn[N(CN)2]3 и α-‘pseudo-κ’-(BEDT-TTF)4H3O[Fe(C2O4)3]×C6H4Br2. Исследованы температурные зависимости их сопротивления в диапазоне температур (300-0.5) К и магнитные свойства, спектры ЯМР, а также квантовые магнитоосцилляционные эффекты. Получены данные о влиянии давления на переход металл-диэлектрик в кристаллах k-(BETS)2Mn[N(CN)2]3. Из периода осцилляций Шубникова-де Гааза получены значения экстремальных сечений ферми-поверхности исследованных кристаллов. 

По результатам исследований участниками проекта опубликовано 6 статей в  научных журналах, сделан 1 доклад на российской и 6 докладов на международных конференциях. В ходе исследований синтезированы новые ранее неизвестные органические проводники, изучены их структура, магнитные и проводящие свойства. Все полученные результаты соответствуют мировому уровню.

 

Программы Министерство образования и науки РФ
2010 год.

Программа:
Научные и научно-педагогические кадры инновационной России
Подпрограмма:
Проведение конференций.
Квантовая физика, квантовые кристаллы и жидкости, криогенные кристаллы, низкие температуры
 Организационно-техническое обеспечение проведения международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Криогенные и квантовые кристаллы»
Г/к 02.741.12.2194 от 19.04.2010 г.
Срок исполнения: 2010г.                                 
Министерство образования и науки РФ        ИФТТ РАН

Отчет по Государственному контракту
Целями выполнения работы явилось эффективное освоение молодыми исследователями и преподавателями научных и методических отечественных и мировых достижений в области физики низких температур; обсуждение полученных результатов и новых проектов, подготовка молодых специалистов в данной области, определение стратегии исследований на последующие годы.
Основное содержание работ - обеспечение оперативного информирования участников мероприятия; обеспечение услуг связи (доступ в Интернет и к телефонным линиям); сбор тезисов выступлений и предпечатная подготовка; тиражирование и распространение раздаточных материалов; подготовка и обеспечение аудиторий и мультимедийного оборудования для проведения Конференции, разработка программы и графика Конференции; подготовка и чтение лекций и докладов, проведение семинаров или круглых столов и т.п. по тематике Конференции; разработка критериев отбора статей в сборник материалов по итогам Конференции; рецензирование статей; редактирование, правка перевода; подготовка макета журнала и сдача в редакцию для публикации трудов конференции); подготовка и издание сборника тезисов, программы Конференции. Создание и оперативная поддержка специального сайта или веб-страницы, подготовка информации для размещения на сайте; распространение лекций для молодых исследователей и трудов конференции среди университетов и исследовательских институтов; реализация системы мер, направленных на информационное сопровождение подготовки и проведения Конференции и освещения результатов, размещение информации в СМИ федерального, регионального и институционального уровней.)
Проведена молодежная школа. С лекциями по физике низких температур, физике криокристаллов для молодых исследователей выступили Нобелевский лауреат по физике проф. Дэвид Ли, директор геофизической лаборатории института Карнеги в Вашингтоне Рассел Хэмли, сотрудник Института Теоретической Физики им. Л.Д.Ландау РАН и Хельсинкского Технологического Университета (Helsinki University of Technology) профессор Григорий Воловик, чл.-корр. НАНУ Михаил Стржмечный, д.ф.м.н. Валерий Несвижевский из ИЛЛ, Гренобль, Франции.
В работе конференции участвовали 117 ученых из разных стран. Проведены 9 рабочих заседаний конференции 27-31 июля 2010г.,  на которых было представлено 33 устных доклада, а также проведены три постерные сессии, представлено 67 докладов.
По результатам работы постерных сессий проведены два круглых стола: «Криокристаллы» - 27.07.10, председатель проф. Фрейман Ю.А. (ФТИНТ, Харьков) и «Конденсированный гелий» - 30.07.10, председатель проф. Голов А.И. (Университет, Манчестер).
Результаты Конференции могут быть использованы в частности для: повышения информированности общественности о результатах научной или научно-инновационной деятельности и проектах, реализуемых образовательными и научными учреждениями (организациями); повышения эффективности научной или инновационной деятельности организаций (учреждений); активизации участия коллективов (прежде всего, молодежных) образовательных и научных учреждений (организаций) в реализации научных и отраслевых программ.

 

Программа:
Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.
Подпрограмма:
Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области естественных и технических наук
Новые коллективные явления в электронных системах в полупроводниковых наноструктурах
 г/к № 14.740.11.0798 от 30 .11.2010 г.  
Срок исполнения 30.11.2010-15.11.2012 гг.

Отчет по Государственному контракту
I. В результате исследования коллективных явлений  в экситонной и экситон-поляритонной  системах
1) изучены корреляции интенсивности люминесценции в условиях бозе-эйнштейновской конденсации долгоживущих, пространственно-непрямых экситонов в одиночной GaAs квантовой яме (КЯ) в поперечном гетерослоям электрическом поле, обнаружена группировка испускаемых фотонов в области порога конденсации.
2)  найдено, что когерентность экситонного конденсата в КЯ сохраняется вплоть до плотностей возбуждения Р выше пороговой плотности для конденсации на 2.5 порядка, при больших Р конденсат разрушается: уменьшаются степень когерентности 1-го порядка и длина когерентности.
3) показано, что планарных GaAs МР с глубокой зоной экситонных поляритонов (ЭП) при резонансном фотовозбуждении в экситонный уровень параметрическое ЭП - ЭП рассеяние обеспечивает заселённость ЭП в  узком кольце в импульсном пространстве на 2.5 мэВ ниже  энергии экситона, формирование конденсатной моды в k=0 происходит с задержкой 0.3-0.4 нс.
4) обнаружено исчезновение зеемановского расщепления в поляритонном конденсате в малых магнитных полях и показано, что оно обусловлено разницей в величинах ЭП-ЭП взаимодействия с разной взаимной ориентацией спинов.
5) найдено, что при резонансном возбуждении системы поляритонов эллиптически поляризованным светом в ней наблюдаются две поляризационные неустойчивости, и показано, что причиной первой является зависимость величины ЭП-ЭП взаимодействия от взаимного направления их спинов, а второй - возбуждение в КЯ неполяризованного резервуара экситонов, нивелирующего фиолетовые сдвиги поляритонной моды в двух циркулярных поляризациях.
6) разработаны численные методы анализа неравновесных переходов в мультистабильной системе квазидвумерных ЭП с учетом спиновых степеней свободы, которые позволяют исследовать процессы развития неустойчивости и формирования диссипативных структур в существенно многомодовой оптически поляризованной системе планарных ЭП. Предсказаны эффекты переключения типа пространственного распределения интенсивности и поляризации сигнала пропускания МР.
7) выполнено численное моделирование эволюции поляритонной системы под действием акустических импульсов с различными амплитудами и установлено, что в условиях бистабильности воздействие коротких акустических импульсов может приводить к значительному (на порядок величины) изменению коэффициента пропускания МР.
8) найдено, что при фотовозбуждении поляритонов короткими (10 пс)  эллиптически поляризованными импульсами с плотностью выше некоторой критической наличие кубической нелинейности поляритонного резонатора и спиновой анизотропии взаимодействия поляритонов приводят к неустойчивости поляритонной системы, ведущей не только к скачку поля на квантовой яме, но и изменению его поляризации.
9) определены основные механизмы энергетической релаксации поляритонов при межзонном и резонансном возбуждении в экситонный уровень, а именно:
(i) при малых уровнях возбуждения доминирующими механизмами являются рассеяние на фононах и  электронах с временами tLP~ 6 пс и 2-4 пс, соответственно.
(ii) при повышении плотности возбуждения начинают доминировать межчастичное поляритон-поляритонное и поляритон-экситонное рассеяния, которые и обеспечивают времена энергетической релаксации, меньшие 1 пс при плотностях экситонов ~ (3 – 5)х1010см-2 , достаточные для преодоления порога макрозаполнения состояний вблизи дна поляритонной зоны в МС с доброностью выше 2000, но распределение поляритонов по энергиям еще остается сильно отличным от теплового.
(iii) при плотностях возбуждения выше пороговой, при которой достигается макрозаполнение поляритонных мод в области малых k, скорость  энергетической релаксации в этой области резко возрастает более чем на порядок вследствие уменьшения времени рассеяния поляритонов из-за роста чисел заполнения поляритонных состояний n(k), в силу бозонной природы поляритонных состояний.

II. В результате исследования коллективных явлений в квазидвумерных электронных  системах  в GaAs гетероструктурах
1) разработана система копланарных волноводов с большой добротностью, имеющая сильную связь с двумерной электронной системой; в сигнале микроволнового пропускания копланарного резонатора, напыленного на поверхность образца над двумерной электронной системой, обнаружен ряд резонансов, соответствующих возбуждению гибридных плазмон-фотонных мод и впервые реализован режим сильной связи между плазмоном и фотонной модой резонатораи показано, что частоты Раби аномально величии по сравнению с частотами невозмущенных мод.
2) разработана методика определения частот коллективных плазменных возбуждений в системе пространственно разделенных электронно-дырочных систем на основе анализа спектров резонансного микроволнового поглощения.
3) показано, что в пределе малых плотностей непрямых экситонов в спектре микроволнового поглощения наблюдается резонанс, отвечающий переходу между состояниями 1S и 2Р экситона, измерена зависимость энергии этого перехода от расстояния между электронным и дырочным слоями и показано, что для ее описания необходимо учесть эффект от диэлектрического экранирования экситонных состояний.
4) найдено, что в гетероструктурах GaAs/AlxGa1-x с высокой электронной подвижностью время спиновой релаксации электронов при n=1 и Т< 4К определяется взаимным рассеянием спиновых экситонов и достигает 10 нс, а при отклонении n от единицы наблюдается аномальное уменьшение времени спиновой релаксации с понижением Т.
5) разработана новая методика детектирования ЭПР в системах с полным числом спинов не превышающим 1010 и показано, что детектируемый в этой методике сигнал имеет магнитодипольную природу.
6) изучены свойства нового коллективного состояния системы двумерных электронов, так называемой «полосатой фазы», при n= 9/2, измерена дисперсия коллективных мод этой фазы и показано, что она является сильно анизотропной при температуре ниже 150 мК. 
7) показано, что спонтанное расслоение однородной электронной системы на неоднородные, периодические структуры является фундаментальным свойством систем, в которых в потенциале взаимодействия на разных длинах имеется конкуренция притяжения и отталкивания и, в частности, показано, что возникновение зарядовой текстуры (волн зарядовой плотности) при n=9/2, 11/2, 13/2 и т.д. вызвано осцилляциями потенциала кулоновского взаимодействия электронов на высоких уровнях Ландау вследствие экранирования этого взаимодействия из-за поляризации электронов полностью заполненных уровней Ландау.
8) предложена и реализована новая методика измерения дисперсии коллективных возбуждений системы двумерных электронов в квантовых ямах, основанная на одновременной генерации поверхностных акустических волн (ПАВ) и высокочастотного электромагнитного излучения и позволяющая измерять дисперсию возбуждений вплоть до волновых векторов, сопоставимых с обратным межчастичным расстоянием.
9) установлено, что  ПАВ лишь создают периодический деформационный потенциал, обеспечивающий передачу квазиимпульса равному обратному периоду наведенной решетки, а микроволновое излучение обеспечивает резонансный оптический переход. С помощью предложенной методики измерена дисперсия берштейновских мод, отвечающих квантовым переходам между несоседними уровнями Ландау, и пространственная дисперсия электронного спинового резонанса.
10) измерена дисперсия моды нейтральных возбуждений в режиме вигнеровской кристаллизации и показано, что эти возбуждения являются магнитофононной модой вигнеровского кристалла, при 240 мК эта мода исчезает одновременно с процессом плавления кристалла
11) найдено, что в состоянии КЭХ n=3 существует две гибридные циклотронные спин-флип моды (ЦСФМ) и две гибридные магнитоплазменные моды. Их дисперсионные зависимости расталкиваются между собой в области импульсов , вследствие чего в длинноволновом пределе обменно-кулоновские поправки к энергии одной из двух ЦСФМ превышают по величине обменный вклад в энергию ЦСФМ в состоянии холловского ферромагнетика n=1.
12) найдено, что  основное состояние электронной системы при факторе заполнения 5/2 не отвечает ни полной и не нулевой спиновой поляризации, а соответствует частичной спиновой поляризации, которая увеличивается с понижением температуры и достигает величины 50% при температуре 20 мК.

III. В результате исследования взаимодействия электронной, фононной и магнитной систем в полумагнитных полупроводниковых А2В6 гетероструктурах
1) изучено влияние кластеризации магнитных ионов на спин-решеточную релаксацию и намагниченность в полумагнитных полупроводниковых наноструктурах, обнаружены резонансы в спин-решеточной релаксации неравновесной спиновой системы при пересечении уровней двух квазиизолированных частей спиновой системы – «одиночных» магнитных ионов и обменно-связанных пар в синглетном немагнитном состоянии, а также слабые низкополевые кросс-резонансы, при которых смешиваются состояния, имеющие разные как полные спины, так и проекции спина на магнитное поле, обусловленные понижением локальной симметрии.
2) найдено, что спиновая диффузия по Mn подсистеме играет важную роль в структурах с неоднородным распределением магнитных примесей и что  коэффициент спиновой диффузии в Zn1-xMnxSe зависит от концентрации магнитных ионов x как  [см2/с].
3) показано, что нагрев спиновой системы ионов Mn2+ идет по каналу горячие фотовозбужденные дырки ↔ спиновая подсистема. Эффективность этого процесса при низких уровнях оптической накачки определяется временем ухода горячих дырок из слоя (ZnMn)Se, а при более высоких – их временем термализации, которое составляет ≈20 нс.

 

 

Программа:
Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.
Подпрограмма:
Проведение научных исследований молодыми учеными-кандидатами наук и целевыми аспирантами в научно-образовательных центрах.
Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлению «физика конденсированных сред. Физическое материаловедение» Проблема: Когерентные и некогерентные механизмы самоорганизации в квазидвумерных экситон-фотонных системах.
Г/к №П1236 от 07 июня 2010 г
Срок исполнения: 07.06.2010-03.12.2012 гг.
Министерство образования и науки РФ        ИФТТ РАН

Отчет по Государственному контракту:
В ходе выполнения работы были получены следующие результаты.
1.  Проведен анализ литературных данных по проблеме когерентных и некогерентных механизмов самоорганизации в квазидвумерных экситон-фотонных системах.
2. Сделана общая оценка влияния экситонного резервуара на процессы неравновесных переходов в мультистабильной системе планарных поляритонов, выполненная на основе численного решения квазиклассических уравнений Максвелла и Гросса-Питаевского для амплитуд электрического поля и экситонной поляризации в активном слое микрорезонатора. Установлена качественная зависимость управляющих параметров (интенсивности и оптической поляризации когерентной внешней накачки), достаточных для осуществления неравновесных переходов в мультистабильной экситон-фотонной системе, от силы взаимодействия макрозаполненных поляритонных мод с экситонным резервуаром. Сформулирована теоретическая модель, позволяющая учесть как когерентные, так и некогерентные механизмы поляритонного рассеяния.
3. Исследованы условия для появления гистерезиса оптического отклика квантового микрорезонатора в условиях резонансного фотовозбуждения с переменными частотой и интенсивностью (с учетом квантовых флуктуаций и некогерентных процессов поляритонного рассеяния). Были вычислены характерные времена переходов между ветвями устойчивости в мультистабильной поляритонной системе. Был проанализирован вопрос о практической реализации твердотельного «квантового переключателя» на основе полупроводниковых микрорезонаторов с сильной экситон-фотонной связью и нелинейностью, обусловленной экситон-экситонным взаимодействием.
4. Был проведен анализ возникновения когерентности в существенно многомодовой квантовой системе квазидвумерных экситонных поляритонов в зависимости от мощности возбуждения. Выполнен анализ динамики возникновения корреляций в процессе развития неустойчивости относительно межмодового параметрического рассеяния. Исследованы процессы самоорганизации и возникновения коллективных мод (параметров порядка) в резонансно и когерентно возбуждаемой системе планарных поляритонов на примере системы, накачиваемой в области дна верхней поляритонной ветви и обнаруживающей возбуждение рассеянных мод в области точки перегиба нижней поляритонной ветви. Проведен анализ экспериментально наблюдаемых пространственных распределений сигналов фотолюминесценции и пропускания микрорезонатора в условиях резонансной накачки; выполнено сравнение расчетных и экспериментальных данных. Проведен анализ условий самоорганизации (возникновения крупномасштабной пространственно-временной когерентности) в системе квазидвумерных поляритонов с учетом некогерентных механизмов поляритонного рассеяния.
5. Были выполнены численные расчёты, направленные на изучение самоорганизации в квазидвумерной экситон-фотонной системе в условиях конечных температур; проведено исследование динамических эффектов, возникающих за счёт взаимовлияния двух факторов: 1) стремления тепловому равновесию и 2) динамической неустойчивости, характерной для нелинейной системы с поляритон-поляритонным взаимодействием под действием внешней накачки. Разработана модель, позволяющая рассчитать оптическую поляризацию квазиравновесного поляритонного конденсата в магнитном поле при конечных температурах с учетом воздействия резервуара надконденсатных поляритонных мод.  Проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных. Были изучены переходы между ветвями устойчивости резонансно возбуждаемой бистабильной поляритонной системы при меняющейся со временем частоте резонанса.
Установлены конкретные, экспериментально-реализуемые способы управления состоянием оптического отклика квантового микрорезонатора с сильной экситон-фотонной связью в следующих случаях: 1) в мультистабильном режиме (тогда, когда частота когерентной внешней накачки превосходит частоту невозмущенного поляритонного уровня) и 2) в режиме стимулированного поляритон-поляритонного рассеяния (когда квазиимпульс накачки отвечает точке перегиба нижней поляритонной ветви), приводящего к самоорганизации системы и возникновению в ней крупномасштабной пространственно-временной когерентности.
Сравнение с экспериментом проведено для случая накачки в области точки перегиба дисперсионной кривой в режиме межмодового стимулированного рассеяния, приводящего к появлению в угловом распределении сигнала люминесценции выделенной «конденсатной» моды с нулевым планарным квазиимпульсом.  Сопоставление с экспериментом показало, что разработанная модель предоставляет самосогласованное и достаточно полное описание поляритонной динамики в режиме импульсной резонансной накачки наносекундной длительности и предлагает качественно верные поправки к известным из литературы когерентным моделям поляритонных систем, позволяющие учесть воздействие некогерентного экситонного резервуара.
Также проведено сравнение предсказаний теоретической модели с результатами недавних измерений, выполненных в пикосекундном временном диапазоне.  Данные результаты представляют интерес в связи с возможностью сверхбыстрых переключений режима отклика резонатора на масштабе времен, сопоставимых со временем жизни поляритонного состояния (несколько пикосекунд). Получено хорошее количественное согласие расчетных и экспериментальных результатов. Установлено, что на основе физических свойств мультистабильных экситон-поляритонных систем может быть предложен способ быстрой (в пикосекундном диапазоне) конверсии света между состояниями с линейной и циркулярной поляризациями.  Хотя в настоящее время такой способ еще далек от применения в готовых использованию устройствах, поскольку требует очень низких температур для реализации сильной экситон-фотонной связи, он имеет потенциальные преимущества компактности и чрезвычайно высокой скорости поляризационной конверсии.  При этом температурное ограничение может быть существенно ослаблено в современных широкозонных полупроводниковых гетероструктурах с большими значениями силы осциллятора экситонного перехода.
Проведено дополнительное исследование поляритонной динамики в условиях смешанного акусто-оптического возбуждения.  Установлено, что возможность неравновесных переходов под действием коротких (с длительностью в несколько пикосекунд) импульсов деформации может быть экспериментально проверена и в условиях непрерывной оптической накачки, причем с технической точки зрения эта проверка проще, чем время-разрешенные измерения откликов на отдельные импульсы.  Подтверждение возможности импульсного акусто-оптического переключения режима отклика поляритонной системы могло бы иметь значение для создания оптических переключателей, работающих в пикосекундном диапазоне. По результатам исследования опубликована печатная работа в журнале Physical Review B.
Все поставленные задачи успешно решены, при этом достигнутые результаты соответствуют мировому уровню исследований в данной области.

Программа:
Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.
Подпрограмма:
Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области спецметаллургии
Создание новых жаропрочных сплавов систем Nb-Si и Nb-Al для авиационных и энергетических газотурбинных двигателей нового поколения
Г/к 14.740.11.0145 от 13.09.2010 г. 
Срок исполнения: 13.09.2010 -15.10.2012 гг.

Отчет по Государственному контракту
1)Осуществлено обобщение и оценка результатов экспериментальных и теоретических исследований, выполненных на предыдущих этапах. Проведена оценка полноты решения задач и эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем. Приведено описание составов разработанных сплавов, их структуры и механических свойств. Обобщены данные о влиянии структурного состояния на механические свойства сплавов систем Nb-Si и Nb-Al. Осуществлена систематизация результатов исследования образцов на масспектрометре  TOF-SiMS-5. Представлены лабораторные регламенты получению образцов  сплавов систем Nb-Si и Nb-Al. Оценены возможности создания конкурентоспособной продукции, разработаны рекомендаций по использованию результатов проведенных НИР.  Сформулирована тема опытно конструкторской работы и технические требования к ее проведению.
2)В результате проведенных НИР разработана новая технология направленной кристаллизации и ее аппаратурное оформление, разработаны 2 сплава: Т19 (44,2Nb-15,6Si-12,75Ti-4,25Zr-4,25Hf-3,4Cr-3,4Al-8,5Mo-1,7B-1,7Y)  и Т23 (45,08Nb-15,91Si-13Ti-4,33Zr-4,33Hf-3,42Cr-3,47Al-8,57Mo-1,73Y). При температуре 1350°С их прочность находится на уровне 571 – 607 МПа. Эти значения почти в 1,5 раза превышают измеренные в настоящей работе на сплаве MASC, разработанного компанией General Electric – 429 МПа. Очень высокие значения 100-часовой прочности при 1300°С на уровне 61,2 -72,8 МПа показали образцы сплав Т23. Для сравнения это в 5 раз выше, чем у сплава MASC.
В установлено, что наиболее благоприятные структурные и механические характеристики имеют  образцы, полученные методом смешивания порошка интерметаллида алюминия Nb3Al и ниобия и последующим спеканием под давлением. Эти образцы имеют наиболее высокие значения высокотемпературной кратковременной прочности - на уровне 240 МПа.
Новизна полученных решений состоит в выборе технологических схем направленной кристаллизации и порошковой технологии, разработке аппаратурного оформления для направленной кристаллизации, разработке методов легирования и принципов выбора легирующих элементов, получении сплавов с высокими характеристиками жаропрочности.
По достигнутым  характеристикам  жаропрочности: кратковременной прочности при температуре 1350°С и 100-часовой прочности при температуре 1300°С разработанные сплавы Т19 и Т23 превышают мировой уровень. Результаты, полученные для сплавов системы Nb - Nb3Al не имеют аналогов.

Программа:
Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.
Подпрограмма: Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области естественных наук по следующим научным направлениям: -математика; -физика конденсированных сред. физическое материаловедение; -оптика, лазерная физика и лазерные технологии; -физическая химия, электрохимия, физические методы исследования химических соединений; -химия высокомолекулярных соединений, нефтехимия, катализ; -фундаментальная медицина и физиология; -геофизика

«Физика квантовых микро- и макросистем»
 Х/д № 2-4/2010н/870-10 от 01.04.10 г

Отчет по Государственному контракту: 
В результате выполненных научно-исследовательских работ получены новые фундаментальные результаты, среди которых можно выделить следующие:
- Методом численного моделирования показано, что для развития пороговой неустойчивости поляритон-поляритонного рассеяния в планарном полупроводниковом микрорезонаторе при когерентном импульсном возбуждении выше нижней поляритонной ветви необходима минимальная длительность накачки порядка нескольких десятков пикосекунд.
- При исследовании спектров люминесценции из широкой одиночной квантовой ямы GaAs/AlGaAs, содержащей два близких электронных слоя с неравными концентрациями, показано, что в сильных перпендикулярных магнитных полях система испытывает перераспределение электронной плотности между слоями.
- Проведены исследования температурных и магнитополевых зависимостей сопротивления и анализ структуры кристаллов новых низкоразмерных молекулярных проводников на основе катион-радикальных солей органического π-донора DOEO. Найдены условия синтеза, при которых эти кристаллы остаются металлическими вплоть до температур 0.4 К.
- Исследовано влияние температуры, частоты микроволнового излучения, электронной плотности и величины магнитного поля на длину пробега плазменных волн в структурах с экранирующим затвором и без него. Показано, что длина пробега плазменной волны в структурах без заднего затвора увеличивается с ростом электронной плотности и уменьшается с увеличением микроволновой частоты.

 

Программы Министерство образования и науки РФ
2009 год.

Программа:
Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.
Подпрограмма:
Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области нанотехнологий и наноматериалов
Оптоэлектроника и технология наноструктур для детекторов и излучателей ИК и субтерагерцового излучения
Г/к 02.740.11.0110 от 15. 06.09  
Срок исполнения 15.06.2009-31.07.2011 гг.

Отчет по Государственному контракту
1.Цель проекта
1. Научными задачами НИР являлись разработка новых принципов детектирования  и генерации субтерагерцового излучения и поиск полупроводниковых наноструктур для спинтроники. Кроме того, была поставлена задача подготовки на базе научного образовательного центра в ИФТТ РАН молодых научных и научно-педагогических кадров для работы в сфере науки и образования и инновационных технологий.
2. Целью НИР являлась практическая реализация разрабатываемых  новых принципов детектирования  и генерации субтерагерцового излучения в изготовлении экспериментальных образцах детекторов, умножителей и смесителей микроволнового излучения,  разработка необходимых новых лабораторных технологий получения полупроводниковых наноструктур для высокоэффективных малогабаритных детекторов и умножителей частоты в этой спектральной области, разработка полупроводниковых наноструктур для спинтроники. Кроме того, для решения задачи подготовки молодых научных кадров была поставлена цель привлечения студентов и аспирантов для научной работы в рамках проекта, чтобы дать им возможность получить необходимые знания и опыт для будущей работы в сфере науки и инновационных технологий.
2. Основные результаты проекта
1) Краткое описание основных полученных результатов
1)Создана технология изготовления детекторов субтерагерцового излучения на основе GaAs структур, включающая все стадии от подготовки поверхности структур до их изготовления.
2) Разработана методика тестирования единичных и множественных элементов детекторов субтерагерцового излучения. Измерены характеристики изготовленных детекторов
3) Изготовлены экспериментальные образцы GaAs/AlGaAs–наноструктур для детекторов электромагнитного излучения на магнитоплазменном отклике в низкоразмерных электронных системах, проведены испытания детекторов и определена их частотная полоса.
4) Исследован нелинейный гетеродинный плазмонный  отклик двумерной электронной системы со встроенным дефектом в образцах GaAs/AlGaAs наноструктур на моно- и бихроматическое микроволновое излучение. Продемонстрирована и исследована работа электронного устройства (гетеродина) на плазмонном отклике.
5) Создана методика замедления плазменных волн в системе двумерных электронов до скоростей, сравнимых с фермиевской скоростью электронов,  изготовлены структуры, в которых реализована вынужденная  черенковская генерация электромагнитных волн.
6) Найдено, что введение дельта-слоя Mn в GaAs барьер в светодиодах на основе GaAs/InGaAs- наноструктур ведет к резкому усилению степени циркулярной поляризации излучения из InGaAs КЯ в малых магнитных полях B=0,2-0,5 Тл.
7) Показано, что в больших магнитных полях более эффективными являются структуры с  ферромагнитным контактом без Mn в GaAs барьере.
8) Изготовлены детекторные  структуры на основе фото-гальванических эффектов, индуцируемых СВЧ-излучением, позволяющие проводить суммирование сигналов фототока и фото-ЭДС. Выполнены эксперименты по детектированию бихроматического излучения с частотами из диапазона 40 – 170 ГГц. 
9) Разработан прецизионный метод измерения пространственной когерентности экситонного Бозе-конденсата на основе интерференционного сложения амплитуд люминесценции конденсата.. Измерены продольная и поперечная когерентность Бозе конденсата диполярных экситонов в AlGaAs/GaAs гетероструктуре с одиночной КЯ.
2) Указание основных характеристик созданной научной продукции
1) Смеситель частот:
Ширина полосы преобразования : более 60 ГГц    при Т < 50 K,  30 ГГц    при Т = 100 К,
Эффективность преобразования:   10%  Диапазон рабочих частот 10 ГГц – 500 ГГц
2) Умножитель частот:
Диапазон рабочих частот 10–100 ГГц, Число гармоник:4, Эффективность преобразования: 10%
3) Спиновые светоизлучающие диоды с ФМ инжекторами
Степень поляризации  18% при В=0.3 Тл, 20 %  при В =0.4 Тл,  45 %  при В =   9 Тл
4) Детекторы бихроматического излучения в диапазоне 40 – 170 ГГц,  коэффициент преобразования 200 В/Вт,

Программа:
Научные и научно-педагогические кадры инновационной России
Министерство науки и образования РФ
Подпрограмма:
Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области естественных наук по следующим научным направлениям: - математика; - физика конденсированных сред; - физическое материаловедение; - оптика, лазерная физика и лазерные технологии; - физическая химия, электрохимия, физические методы исследования химических соединений; - химия высокомолекулярных соединений, нефтехимия, катализ; - фундаментальная медицина и физиология; - геофизика»
«Хаотические течения и сложные жидкости»
Договор №849-09 от 30.10.09 г.
Срок исполнения: 2009 – 2011 гг.
ФАНИ                                                 ИТФ РАН
Отчет по Государственному контракту
Основные результаты проекта

  • разработана новая методика регистрации формы колеблющейся поверхности жидкости;
  • экспериментально обнаружено, что спектральное распределение волн в диссипативной области для капиллярной турбулентности на поверхности жидкого водорода является «квази-планковским»;
  • экспериментально установлено, что распределение вероятностей для турбулентных колебаний поверхности жидкости при накачке шумовой силой близко к функции Гаусса, а при монохроматической накачке только высокочастотная часть спектра демонстрирует гауссову статистику;
  • впервые наблюдено формирование локального максимума в турбулентном спектре капиллярных волн при монохроматической накачке, предложено качественное объяснение этого явления, учитывающее дискретность собственных частот колебаний поверхности в цилиндрическом резонаторе;
  • впервые исследована структура льда, образующегося после распада примесь-гелиевого конденсата.

Программа:
Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 гг.
Научные и научно-педагогические кадры инновационной России             
Подпрограмма:
Проведение научных исследований коллективами под руководством приглашенных исследователей в области информационно-телекоммуникационных технологий и вычислительных систем            
Разработка физических принципов сверхпроводящих цифровых и квантовых   вычислительных систем,  г/к 02.740.11.5017 от 20.07.09
Срок исполнения: 2009 - 2010г.
ФАНИ                                                 ИФТТ РАН  (Рязанов В.В.)

Отчет по Государственному контракту
Проект был посвящен разработке физических принципов сверхпроводящих цифровых и квантовых вычислительных систем. Целью проекта являлась экспериментальная проверка новых принципов сверхпроводниковой логики, основанной на использовании джозефсоновских пи-контактов  в качестве  инверторов сверхпроводящей фазы. Главными результатами являются: i) реализация сверхпроводящего триггера, уменьшение размеров которого обеспечено заменой необходимой в стандартных схемах геометрической индуктивности внутренним смещением, задаваемым разработанными инверторами фазы; ii) экспериментальная проверка того, что время декогерентности в сверхпроводниковом кубите не ограничено потерями энергии и дефазировкой, связанными непосредственно с пи-контактом.  Полученные результаты указывают на перспективность использования пи-контактов в качестве инверторов фазы в схемах цифровой и квантовой логики и необходимость продолжения начатых исследований. Результаты проведенной работы уже получили широкую известность и международное признание, будучи доложенными на 5 международных научных конференциях и опубликованными в одном из наиболее престижных и высоко цитируемых международных научных журналов Nature Physics [1].

[1] A.K. Feofanov, V.A. Oboznov, V.V. Bol'ginov, J. Lisenfeld, S. Poletto, V.V. Ryazanov, A.N. Rossolenko, M. Khabipov, D. Balashov, A.B. Zorin, P.N. Dmitriev, V.P. Koshelets, and A.V. Ustinov. Implementation of superconductor-ferromagnet-superconductor pi-shifters in superconducting digital and quantum circuits. Nature Physics 6, 593-597 (2010).

Программа:
Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.
Подпрограмма:
Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области физики конденсированных сред, физического материаловедения
Исследование сильных корреляций в электронном газе в твердых телах
Г/к 02.740.11.0216 от 07.07.09 
Срок исполнения: 07.07.2009-31.07.2011 гг.      

Отчет по Государственному контракту

В двумерном электронном газе при низких температурах обнаружено, что величины щелей в дробном квантовом эффекте Холла обратно пропорциональны знаменателям дробей, определяющих числа заполнения;  реализован интерферометр типа Фабри-Перо при помощи скоррелированных по направлению краевых состояний в режиме квантового эффекта Холла; показано, что эффекты увлечения в низкоразмерных электронных системах могут осуществляться через систему фононов.

В одном из основных семейств высокотемпературных сверхпроводников (типа YBaCuO) на фазовой диаграмме обнаружен интервал дырочного допирования, в котором сверхпроводимость сосуществует с антиферромагнитным упорядочением в кристаллической решетке; изучен дробовой шум в канале высокочастотного транзистора, находящемся вблизи перехода металл-изолятор; написаны обзоры, в которых с общих позиций обсуждены все экспериментальные и теоретические аспекты квантовых фазовых переходов металл-изолятор и сверхпроводник изолятор; обнаружено разупорядочение вихревой структуры в монокристаллах нового семейства высокотемпературных сверхпроводников на основе слоистых соединений – пниктидов железа, которое не зависит от типа кристаллической структуры, допирования и методов синтеза.

Исследованы структура и магнитотранспортные свойства и построена фазовая диаграмма нового органического кристалла k- (BETS)2Mn[N(CN)2]3, испытывающего переход  металл-изолятор при 25 К и сверхпроводящий переход под давлением при 5 К; исследованы структура и магнитотранспортные свойства новых органических кристаллов с чередующимися проводящими слоями, т.е. содержащими два проводящих слоя с разным типом упаковки молекул в элементарной ячейке; проведены исследования серии новых органических кристаллов на основе органических доноров BETS и BEDT-TTF, в состав которых входят различные растворители, и получены результаты по влиянию размера и типа растворителя на проводящие/сверхпроводящие свойства полученных кристаллов.

Исследовано сосуществование 0- и p- состояний в области 0-p-перехода джозефсоновского SFS контакта, изготовленных с использованием новой трехслойной технологии; исследован электронный транспорт в структурах сверхпроводник/ полупроводниковая нанопроволока/сверхпроводник на основе InN-нанопроволок и ниобиевых электродов и обнаружен джозефсоновский сверхток в этих структурах; изучено подавление сверхпроводимости за счет эффекта близости в в трехслойных системах сверхпроводник – слабый ферромагнетик – сильный ферромагнетик; при резистивных и магнитных измерениях двумерных и одномерных сеток на основе джозефсоновских переходов сверхпроводник – нормальный металл–сверхпроводник (SNS переходы) и сверхпроводник–ферромагнетик–сверхпроводник (SFS переходы)  обнаружено, что переход в π-состояние приводит к сдвигу периода зависимостей характеристик сеток с тремя SFS переходами в ячейках на половину периода.

Программа:
Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013гг.
Подпрограмма:
Проведение научных исследований коллективами под руководством приглашенных исследователей в области физики и астрономии
Новые высокотемпературные сверхпроводники на основе Fe-As: теория, эксперимент и приложения
Г/к № 02.740.11.5066 от 20.07.09

Срок исполнения: 20.07.2009-02.08.2010гг.

Отчет по Государственному контракту

Разработан оригинальный, не имеющей аналогов в мировой литературе, пакет программ исследований для расчета электронных характеристик пниктидов, который является  основой для обработки экспериментальных данных и оптимизации параметров данных материалов. Пакет включает в себя компьютерныe алгоритмы для моделирования электронных характеристик пниктидов c использованием результатов расчетов электронного спектра и  взаимодействия электронов с возбуждениями в кристалле. Разработан оригинальный метод учета рассеяния электронов на примесях, за пределами стандартного Борновского приближения, когда рассеяниe электронов носит качественно новый характер. В результате расчетов получены результаты, позволяющие интерпретировать экспериментальные данные по глубине проникновения магнитного поля, релаксации ядерного спина, туннелированию в пниктидах, электросопротивления и электронной темпоемкости.

Проведены экспериментальные исследования транспортных и магнитотранспортных свойств дырочно-допированных слоистых монокристаллов Ba(1-x)KaxFe2As2 и измерения температурных зависимостей компонент микроволнового поверхностного  импеданса в нормальном и сверхпроводящем состояниях кристаллов. Сравнение с теорией позволяет сделать o нетривиальнoй (s+-) симметрии параметра порядка и определить значениe лондоновской глубины проникновения поля в пниктиды.

Исследования пниктидов во внешних магнитных полях обнаружили разупорядоченную вихревую структуру, которая не зависит от типа кристаллической структуры, допирования и методов синтеза кристаллов. Величины лондоновской глубины проникновения магнитного поля, оцененные по видимому диаметру изображения вихря согласуются с измерениями микроволнового поверхностного  импеданса.

Проведены расчеты теплоемкости в рамках самосогласованнной теории, разработанной в данном проекте. Cделан вывод о том, что механизм сверхпроводимости в Ba0.68K0.32Fe2As2 основан на сильном электрон-электронном взаимодействии посредством обмена спиновыми флуктуациями в многозонной модели. Данный вывод согласуется с современными представлениями о сверхпроводящих и магнитных свойствах пниктидов, согласно которым в данных соединениях сосуществуют сверхпроводящее и магнитное упорядочение и сильныe спиновые флуктуации.

Программа: Научные и научно-педагогические кадры инновационной России

Подпрограмма: Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области естественных наук по следующим научным направлениям: - математика; - физика конденсированных сред. физическое материаловедение; - оптика, лазерная физика и лазерные технологии; - физическая химия, электрохимия, физические методы исследования химических соединений; - химия высокомолекулярных соединений, нефтехимия, катализ; - фундаментальная медицина и физиология; - геофизика»
«Квантовая физика металлических, сверхпроводящих и полупроводниковых наноразмерных систем»
Договор №850-09 от 01.10.09 г.
ФАНИ                                                 ИФТТ РАН

Отчет по Государственному контракту

Научно-исследовательская работа проводилась в соответствии с календарным планом по следующим направлениям:

изучение термодинамических характеристик двумерных электронных систем в режиме дробного квантового эффекта Холла
исследование фазовой диаграммы Бозе-конденсации диполярных экситонов в GaAs/AlGaAs одиночной широкой квантовой яме  при низких температурах до 0,4К
исследование краевых каналов в режиме целочисленного и дробного квантового эффекта Холла
исследование влияния времени жизни поляритонов на стимулированное параметрическое рассеяния в GaAs плоских микрорезонаторах, возбуждаемого циркулярно поляризованным светом.

Получены следующие результаты:

1. Изучение термодинамических характеристик двумерных электронных систем в режиме дробного квантового эффекта Холла.

В работе изучалось изменение энергии основного состояния двумерной электронной системы в гетероструктуре GaAs/AlGaAs с изменением фактора заполнения в окрестности v = 1/3,2/5,3/5 и v = 2/3 и определялся скачок химпотенциала в районе дробных факторов заполнения. Было обнаружено, что в низкотемпературном пределе в малых магнитных полях минимум зависимости Dme(B)  при v = 2/3, который соответствует спиновому переходу в основном состоянии, сопровождается изменением в поведении полевой зави­симости скачка химпотенциала для v = 1/3. Корреляция между этими зависимостями, возможно, указывает на наличие спинового перехода для v = 1/3. В сильных магнитных полях, в режиме полной поляризации по спину, скачки химпотенциала при факторах заполнения v = 1/3, 2/5 увеличиваются линейно с полем и совпадают со значением, Dme для v = 2/3 и v = 3/5 соответственно, отражая электрон-дырочную симметрию расщепленного по спину уровня Ландау. При этом отношение наклонов кривых зависимостей Dme(B) при факторе заполнения v = 1/3 и v = 2/5 равно обратному отношению знаменателей дробей. Экспериментальный скачок химпотенциала сильно зависит от температуры и качества образца. Анализ данных на двух образцах показывает, что измеренный в низкотемпературном пределе скачок уменьшается с ростом неоднородности электронной плотности в образце. Эмпирический анализ позволил выразить магнитополевую зависимость скачка химпотенциала в пределе идеального образца без неоднородностей и установить, что скачок Dmeid идеальной системы пропорционален q-1, а полевая зависимость согласуется с B1/2 . Сильная температурная зависимость химпотенциала электронов в режиме ДКЭХ может быть объяснена в рамках модели невзаимодействующих композитных фермионов. Попутно выявлена роль короткопериодного беспорядка и способ оценки соответствующего уширения уровней композитного фермпона.

Таким образом, магнитоемкостные измерения на образцах высокого качества позволили существенно продвинуться в понимании термодинамики ДК­ЭХ. С учетом роли беспорядка, полевая и температурная зависимости скачка химпотенциала электронов согласуются с предсказаниями теории. Однако, имеется существенное расхождение с предсказываемыми теорией величинами дробных щелей и их зависимостью от знаменателя дроби.

2. Фазовая диаграмма Бозе-конденсации диполярных экситонов в латеральной ловушке в GaAs/AlGaAs гетероструктурах

В представляемой работе проведены исследования фазовой диаграммы Бозе-конденсации диполярных экситонов, а также рассмотрены вопросы, связанные с когерентностью Бозе-конденсата диполярных экситонов. Ранее было показано, что кольцевая ловушка для диполярных экситонов в квантовой яме возникает вдоль периметра кругового окна в затворе Шоттки на поверхности гетероструктуры в условиях приложенного электрического смещения. При фотовозбуждении диполярные экситоны, имеющие большой дипольный момент вдоль направления электрического поля, не связываются в многоэкситонные комплексы и накапливаются в латеральной ловушке. При достижении критических условий по температуре и концентрации происходит Бозе-конденсация диполярных экситонов. Эффект Бозе-конденсации сопровождается пороговым появлением узкой линии люминесценции экситонов, сконденсировавшихся вблизи k = 0 (область нулевых экситонных импульсов в ловушке), а также возникновением пространственной направленности люминесценции и появлением крупномасштабной  когерентности экситонного конденсата. Само явление Бозе-конденсации происходит спонтанно в резервуаре взаимодействующих диполярных экситонов.

Исследована фазовая диаграмма Бозе-конденсации диполярных экситонов в латеральной кольцевой ловушке ø5 мкм в GaAs/AlGaAs гетероструктурах с одиночной широкой (25 нм) квантовой ямой в диапазоне температур 0.46 - 4.2 К. Для этого порог конденсации измерялся по возникновению в спектре люминесценции узкой линии экситонного конденсата при постепенном увеличении оптической накачки и при различных фиксированных значениях температуры. В конечном итоге строилась фазовая диаграмма Бозе-конденсации экситонов в координатах «оптическая накачка – температура». Величина экситонной плотности оценивалась по “фиолетовому” сдвигу линии экситонного конденсата, который увеличивается с ростом концентрации экситонов вследствие возрастания экситон-экситонного отталкивания. Полученная фазовая диаграмма демонстрирует, что линия фазового равновесия, очерчивающая область, где происходит Бозе-конденсация диполярных экситонов, является линейной функцией температуры, что является естественным в случае двумерных систем. Из самого факта существования фазовой диаграммы также следует,  что, невзирая на конечное время жизни диполярных экситонов (несколько нс), их Бозе-конденсация в исследованной системе происходит в квазиравновесных условиях.

3. Исследование краевых каналов в режиме целочисленного и дробного квантового эффекта Холла.

Работа посвящена экспериментальной реализации интерферометра типа Фабри-Перо при помощи краевых состояний в режиме квантового эффекта Холла. В последнее время значительный интерес вызывают интерференционные эффекты  в транспортных экспериментах в двумерных электронных системах.  Различные интерференционные схемы реализуются при помощи краевых состояний, возникающих на краю образца в режиме квантового эффекта Холла (КЭХ).  До сих пор для реализации интерференционного эксперимента использовались краевые состояния, встречно направленные в области квантового точечного контакта. Интерференция в со-направленной геометрии является новой физической задачей, что особенно важно в режиме дробного КЭХ, где краевой транспорт описывается моделью хиральной Латтинжеровской жидкости. Ситуация еще более осложняется наличием полосок сжимаемой и несжимаемой электронной жидкости на краю образца в режиме КЭХ.  Для режима дробного КЭХ возникает вопрос о том, как наличие сжимаемых полосок, образованных нормальными электронами, влияет на сохранение фазовой когерентности. В данной работе реализован интерферометр типа Фабри-Перо при помощи со-направленных краевых состояний в режиме КЭХ.  Использованная экспериментальная геометрия позволила наблюдать интерференционные эффекты в транспорте поперек отдельной несжимаемой полосы с целочисленным или дробным локальным фактором заполнения  g= 3, 1,  4/3,  2/3 при высоких разбалансах, превышающих спектральные щели. С другой стороны, не получено убедительных доказательств существования интерференции в транспорте через простейшую дробь  g=1/3. Анализ экспериментальных данных показывает, что даже в режиме дробного КЭХ интерференция определяется нормальными электронами, а изменение периода интерференционных осцилляций — изменением эффективной площади интерферометра в силу изменения экранировки в режиме КЭХ.

4. Исследование влияния времени жизни поляритонов на стимулированное параметрическое рассеяния в GaAs плоских микрорезонаторах, возбуждаемого циркулярно поляризованным светом.

Проведены экспериментальные исследования кинетики заселенности накачиваемой и рассеиваемых поляритонных мод в планарной полупроводниковой МР структуре с 6 In0.06Ga0.94As/GaAs квантовыми ямами, при возбуждении наносекундными импульсами вблизи точки перегиба дисперсионной кривой нижней поляритонной ветви, а также рассмотрено влияние на эту кинетику рассеяния поляритонов на свободных носителях.

Кинетика заселенности мод характеризуется наличием сильных гистерезисных эффектов.  Петли гистерезиса имеют сложную форму из-за взаимовлияния двух нестабильностей накачиваемой моды. Бистабильность накачиваемой нелинейной поляритонной моды сопровождается ее сильной параметрической нестабильностью, которая ведет к взрывообразному росту заполнения рассеянных мод в широкой области квазиимпульсов и является причиной модификации гистерезисных зависимостей как накачиваемой моды, так и интенсивности рассеянного сигнала. Выделенный сигнал стимулированного рассеяния при k~0 возникает в ходе длительной эволюции поляритонной системы с задержкой в 50-300 пс, значительно превышающей время жизни поляритонов (~1-3 пс).  Скорость его формирования определяют как поляритон-поляритонное рассеяние, так и от рассеяния поляритонов на фононах и свободных носителях, причем последнее приводит к ускорению процесса формирования стимулированного сигнала. Проанализированы различные модели, предложенные для описания природы стимулированного поляритон-поляритонного рассеяния.

 

Программа:
Научные и научно-педагогические кадры инновационной России             
Подпрограмма:
Проведение научных исследований коллективами под руководством приглашенных исследователей в области химии и новых материалов.                                      
Разработка метода упрочения наночастицами кобальтовой связки в твердых сплавах на основе карбида вольфрама
Г/к 02.740.11.5081 от 23 07.09
Срок исполнения: 2009 - 2010г.
ФАНИ                                                 ИФТТ РАН  (Страумал Б.Б.)

Отчет по Государственному контракту

Цель работы – получение новых твердосплавных композитов с существенно улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами, состоящих из микрозерен карбида вольфрама и кобальтовой связки, упрочненной твердыми наночастицами.

В начале работы был проведен патентный поиск. Затем были проведены исследования кристаллографической природы, морфологии и химического состава упрочняющих наночастиц в кобальтовой связке твердых сплавов на основе карбида вольфрама с помощью просвечивающей электронной микроскопии. Были исследованы распределения по размерам и ориентациям упрочняющих наночастиц в кобальтовой связке твердых сплавов на основе карбида вольфрама, а также их кристаллографичекая ориентация по отношению к зернам матрицы с помощью просвечивающей электронной микроскопии, дифракции рентгеговских лучей и дифракции обратнорассеянных электронов. Обнаружено, что упрочняющие наночастицы в разных фазах кобальтовой связке (с кубической и гексагональной структурой) имеют различную природу. Впервые обнаружены в кобальтовой матрице «предвыделения» типа зон Гинье-Престона в алюминиевых сплавах.

В процессе работы исследованы механические свойства твердых сплавов на основе карбида вольфрама с упрочняющими наночастицами в кобальтовой связке. В результате наноструктурирования связки удалось одновременно повысить как твёрдость, так и прочностные харатеристики сплавов, чего невозможно достигнуть за счёт обычных приёмов вариирования составом и параметрами микроструктуры твёрдых сплавов. Проведено сравнение режущих свойств твердосплавных резцов, изготовленных из обычных твердых сплавов и и твердых сплавов на основе карбида вольфрама с упрочняющими наночастицами в кобальтовой связке в лабораторных и производстьвенных условиях. Показано, что износостойкость новых сплавов повышается в 2-3 раза, а число поломок (отказов) оборудования снижается в полтора раза.

Разработана программа внедрения результатов НИР в образовательный процесс. Результаты НИР будут включены в курсы лекций и программы лабраторных работ НИТУ МИСиС, физико-химического, химического и физического факультетов МГУ, Московского физико-технического института (МФТИ). Были проведены научные семинары по темам “Современные твердые сплавы на основе карбида вольфрама» и “Современные твердые сплавы на основе карбида вольфрама», «Изменение фазового состава сплавов на основе кобальта при интенсивной пластической деформации».

В результате исследования создана методика производства микро-нано-структурированных твердых сплавов. Проведены эксплутационные испытания резцов, оснащённых новыми марками сплавов, при проходке туннеля (резание песчаника).

Основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели: повышенная твердость сплавов при сохранении высоких значений трещинностойкости и предела прочности.

Степень внедрения — создана методика производства микро-нано-структурированных твердых сплавов. Проведены эксплутационные испытания резцов, оснащённых новыми марками сплавов, при проходке туннеля (резание песчаника).

Эффективность разрабатываемой термообработки определяется ее совместимостью с имеющимися технологиями изготовления твердосплавного инструмента, относительной дешевизной и простотой. Технология сможет применяться для изготовления широкого спектра твердосплавных инструментов.

Контакты

Телефон:
8(496) 52 219-82
+7 906 095 4402

Факс:
+7(496) 522 8160
8(496) 522 8160

Почтовый адрес:
ИФТТ РАН, Черноголовка, Московская обл., ул.Академика Осипьяна д.2, 142432, Россия

E-mail:
Вебмастер
Ученый секретарь

WWW:
www.issp.ac.ru