Топологические изоляторы со сложной атомной структурой как перспективные материалы для спинтроники

Объекты исследования: материалы PbBi₂(Te₁₋ₓSeₓ)₄, PbBi₂(Te₂Se₂), BiTeCl, Bi₂/BiTeCl, Bi₂Te₃, Sb₂Te₃, Bi₂Te₂S, Bi₂Te₂Se, MnBi₂Te₄/GeBi₂Te₄, Ge₂Sb₂Te₅, MnBi₂Te₄, GdCu₂Si₂, GdAg₂Si₂, GdAu₂Si₂, GdY₂Si₂ (Y = Cu, Ag, Au). Цель: теоретическое и экспериментальное исследование электронных свойств новых топологических изоляторов при изменении объемной и поверхностной кристаллических структур, варьировании атомного состава и допировании примесными атомами; разработка теории спинового и нормального эффекта Холла. Предложен метод индуцирования магнетизма на поверхности топологического изолятора – метод "магнитного продолжения". Показано, что в материале Ge₂Sb₂Te₅, изменяющем фазу, индуцированное температурой структурное фазовое превращение сопровождается квантовым топологическим фазовым переходом из фазы топологического изолятора в низкотемпературной кристаллической структуре Коои в фазу топологического вейлевского полуметалла в высокотемпературной структуре Ферро. Рассмотрено влияние эффектов гидростатического давления, а также одноосного растяжения и сжатия соединения KNa₂Bi. Предложены теория квантового спинового эффекта Холла в полупроводниковых гетероструктурах на основе тонких пленок трехмерных топологических изоляторов, концепция использования полупроводниковых гетероструктур на основе тонких пленок топологических изоляторов с пространственно модулированным вдоль направления роста структуры распределением магнитных примесей для реализации квантового аномального эффекта Холла при сравнительно высоких температурах.