Электронные явления и квантовый транспорт в сильнокоррелированных металлических, полупроводниковых и гибридных системах

В объемном магнитном сверхпроводнике EuFe₂(As₁₋ₓPₓ)₂ при охлаждении в нулевом магнитном поле ниже температуры ферромагнитного перехода обнаружена магнитная доменная структура, однозначно указывающая на сосуществование сверхпроводящего и ферромагнитного упорядочения на атомном уровне. Обнаружена сверхпроводимость при температуре ≈ 65 K в образцах на основе металлических алюминиевых фольг, подвергнутых поверхностному окислению при специальных условиях, которые позволяют реализовать неустойчивые пограничные состояния между фазами металлического алюминия и его оксида Al₂O₃. Исследован динамический переход Березинского - Костерлица - Таулесса в сверхпроводящих гетероструктурах La₂CuO₄/La₁,₆₅Sr₀,₄₅CuO₄, и обнаружено, что верхнее критическое поле Hc2(T) в таких гетероструктурах аномально растет с понижением температуры в противоречии с орбитальной и спиновой моделями. Измерены температурные зависимости поверхностного импеданса кристаллов органического проводника kappa-ET₂Cu(NCS)₂ в частотном интервале 9 - 23 ГГц, и показано, что глубина скин-слоя в исследованных кристаллах сравнима с толщиной образца. Теоретически и экспериментально исследован эффект близости и джозефсоновский ток в гибридных сверхпроводящих наноструктурах ниобий - медная нанопроволока - ниобий, и показано, что джозефсоновский переход в таком устройстве возникает в медной нанопроволоке между участками с наведенной сверхпроводимостью. Теоретически изучены магнитополевые зависимости ток-фазовых соотношений в асимметричных джозефсоновских структурах на основе полупроводниковых тонких пленок c сильным спин-орбитальным взаимодействием. Обнаружены особенности в ток-фазовых соотношениях в сильном магнитном поле. На основе углеродных нанотрубок изготовлены устройства с различной конфигурацией контактов, и отработаны схемы совмещения с точностью позиционирования не хуже 100 нм. Построена квазиклассическая модель, учитывающая спин-орбитальное взаимодействие в джозефсоновском барьере, и рассчитан магнитоэлектрический эффект в баллистическом двухмерном джозефсоновском контакте с металлом с сильным спин-орбитальным взаимодействием в качестве барьера. Изготовлены гибридные структуры на основе двойной электронно-дырочной системы InAs/GaSb с инверсией зон, которая в зависимости от ростовых параметров представляет собой двухмерный топологический изолятор либо двухмерный полуметалл, и показана возможность ее применения для исследования процессов андреевского отражения. В гибридных структурах ферромагнетик - двухмерный топологический изолятор на основе широкой квантовой ямы HgTe продемонстрировано направленное по отношению к инжектирующему и детектирующему контактам протекание тока спин-поляризованных носителей вдоль края образца. Исследованы электронные свойства в сильновзаимодействующих двухмерных электронных системах на основе квантовых ям SiGe/Si/SiGe при низких температурах в магнитных полях, и определено произведение эффективной электронной массы и g-фактора. Выполнены сравнение и анализ результатов, полученных разными методами. Изучен дробовой шум андреевского отражения в одиночном контакте топологический изолятор – сверхпроводник (роль 2-го терминала для измерений играл контакт нормальный металл – топологический изолятор), и продемонстрировано удвоение эффективного заряда в дробовом шуме, что является первичным признаком андреевского отражения. Выявлены неожиданное уменьшение фактора Фано в режиме андреевского отражения, эффект фиксации уровня Ферми в энергетической щели между уровнями Ландау, реализующий квантовый эффект Холла в присутствии дополнительного резервуара электронов, связанный с перераспределением электронов между подзонами размерного квантования в широкой квантовой яме. Обнаружено аномальное усиление амплитуды осцилляций Шубникова - де Гааза под влиянием микроволнового излучения, связываемое с возбуждением электронов из двухмерной системы. Выполнено микромагнитное моделирование процессов переключения элементов джозефсоновской магнитной памяти, и объяснены эффекты, связанные с влиянием магнитной анизотропии барьера. Отработана технология приготовления субмикронных джозефсоновских туннельных переходов с размерами вплоть до 50 нм для реализации когерентных структур (сверхпроводящих кубитов) в фазовом и зарядовом пределах.