Неравновесные эффекты в наноструктурах, вызванные электромагнитными и акустическими внешними полями (II.2 Комплексная программа фундаментальных научных исследований Сибирского отделения РАН)

Исследован двумерный газ дипольных экситонов с поверхностными акустическими волнами, в том числе в режиме бозе-конденсата экситонного газа. Цель исследования - изучить эффективные способы накачки электронных спинов в систему с помощью поляризованного света и генерации краевых токов в топологическом изоляторе. Проведены экспериментальные исследования осцилляций магнитосопротивления в высокоподвижных гетероструктурах (квантовых ямах и гетеропереходах) на основе GaAs, возникающие под воздействием терагерцевого излучения. Эксперименты проводились с использованием молекулярных лазеров непрерывного излучения (cw) на основе CH₂O₂ и CH₂F₂, работающих на частотах f = 0,69 и 1,63 ТГц соответственно. Возникающие под воздействием ТГц-излучения осцилляции являются аналогом широко известных МИРО-осцилляций, индуцированных микроволновым излучением. В исследовании, благодаря использованию ТГц-излучения, удалось ответить на два наиболее важных вопроса: о влиянии поляризации падающего излучения на амплитуду осцилляций и о роли краев образца. В результате исследования впервые создана методика локального зондирования образца лучом терагерцевого излучения. Впервые показано, что увеличение мощности терагерцевого излучения на пять порядков не подавляет эффект, а наоборот, увеличивает его. Результаты исследований вносят важный вклад в решение проблемы взаимодействия двумерного газа электронной системы с электромагнитным излучением. Также на основе детального исследования циклотронного резонанса в системе бесщелевых дираковских фермионов (реализуемой в HgTe квантовых ямах с критической толщиной, соответствующей переходу от прямого к инверсному спектру) определена зависимость энергии дираковских дырок и электронов от их концентраций. Показано, что если спектр дираковских дырок точно следует линейному закону, то спектр дираковских электронов имеет заметную квадратичную поправку.