Наноструктурированные двумерные дираковские и классические материалы: электронная и спиновая структура; энергетика; оптические свойства

Объектами исследования являются материалы с квазирелятивистским спектром носителей, а также объемный кремний, легированный висмутом.Целью работы является расчет или измерение характеристик и параметров изучаемых объектов, потенциально интересных для различных приложений фотоники, наноэлектроники и спинтроники. В основе подходов, которые были использованы для решения задач проекта на его первом этапе, лежали хорошо известные аналитические методы квантовой механики, конформной теоpии поля и неабелевой калибровочной теории поля. При решении численных задач, связанных с расчетами квантовых состояний, применялись алгоритмы, основанные на унитарных преобразований базиса, а именно, метод Хаусхолдера, QR- и QL-алгоритмы. При проведении экспериментов использовался метод эффекта Холла.Результаты работы в соответствии с техническим заданием по первому этапу проекта: были рассчитаны коэффициент усиления и передаточная функция для процесса экситонного переноса в нанокристаллах вблизи листа графена, показавшие рост интенсивности процесса на шесть порядков; выполнены вычисления скорости излучательной рекомбинации в нанокристаллах с галогеновым покрытием и с мелкими донорами, показавшие уменьшение темпа рекомбинации в первом случае и его рост во втором; выполнены измерения зависимости ЭДС Холла от напряженности магнитного поля в кремнии, легированном висмутом, имеющей нелинейный характер вследствие рассеяния спина носителя на спине донора с переворотом спина. Эти измерения позволили определить параметр спин-орбитальной связи для спина электрона, рассеивающегося на спин-орбитальном потенциале висмута; для TaAs выполнены расчеты спектра, волновых функций и электронной плотности как в отсутствие магнитного поля, так и в однородном постоянном магнитном поле, показавшие образование щели в спектре за счет магнитного поля; рассчитаны электронные состояния и спиновые плотности в наноленте, образованной посредством нанесения пары магнитных полосок на поверхность трехмерного топологического изолятора, в зависимости от геометрических и энергетических параметров полоски; продемонстрирована возможность эффективного управления соотношением между параметрами спин-орбитального взаимодействия Рашбы и Дрессельхауза с помощью внешнего электрического поля в гетероструктурах InxGa1−xAs/GaAs. Результаты опубликованы в ведущих российских и международных журналах, индексируемых в РИНЦ, Web of Science и Scopus (всего – 4 статьи).Рекомендации по внедрению: результаты рекомендуется использовать в образовательном процессе и при разработке нового поколения устройств нано-, опто- и спиновой электроники.