Коллективные явления в электронных и экситонных системах в полупроводниковых наноструктурах

В сильновзаимодействующих двумерных электронных системах в гетероструктурах MgZnO/ZnO исследована термодинамическая устойчивость фаз холловских ферромагнетиков при факторе заполнения 2 и определена температура Кюри. Выяснены причины подавления нижних мягких мод краевых магнетоплазмонов в квазидвумерных электронных системах в условиях реализации квантового эффекта Холла. Определено, что в квантовых ямах GaAs/AlGaAs и гетеропереходах при малых плотностях двумерных электронов их эффективная масса значительно увеличивается. Найдено, что в двухслойной электронной системе, образованной двумя слоями двумерных электронов с различной плотностью, квантовый эффект Холла наблюдается либо при одновременном заполнении целого числа уровней магнитного квантования в каждом из слоев, либо при заполнении одного или двух уровней всеми электронами системы. Показана возможность получения циркулярно-поляризованной люминесценции в полупроводниковых гетероструктур с InGaAs квантовыми точками путем их легирования атомами Mn или Cr. Найдено, что пространственная модуляция экситонного потенциала приводит к понижению пороговой плотности для развития стимулированного параметрического поляритон-поляритонного рассеяния в высокодобротных полупроводниковых микрорезонаторах с квантовыми ямами в активной области. Сделано обобщение квазиклассической теории в терминах уравнений Эйленбергера для гриновских функций, позволяющее описывать магнетоэлектрические эффекты и индуцированные эффектом близости сверхпроводящие корреляции в гибридных сверхпроводящих системах со спин-орбитальным взаимодействием. Показано, что синглетный сверхпроводник может индуцировать триплетные корреляции в нормальном металле (при наличии спин-орбитального взаимодействия) даже в нулевом внешнем магнитном поле и без ферромагнитных элементов в системе. Построена микроскопическая теория описания гетероструктур сверхпроводник/3D топологический изолятор в терминах квазиклассических гриновских функций, и на ее основе предсказан гигантский магнетоэлектрический эффект в плотности состояний поверхностного слоя 3D топологического изолятора. Предложена схема использования этого эффекта для создания полностью электрически контролируемого спинового фильтра. В транспорте между двумерным топологическим изолятором и сверхпроводящим контактом обнаружены дополнительные низкоэнергетические структуры в Андреевском сигнале, что означает проявление индуцированной эффектом близости сверхпроводимости в краевом топологическом токонесущем состоянии. Обнаружено, что температурная зависимость поверхностного импеданса в Sr₀,₁-Bi₂Se₃ на частоте 28 ГГц ниже температуры сверхпроводящего перехода свидетельствует о щелевом параметре порядка, а высокочастотное сопротивление при 0 К не стремится к нулю, как у классических сверхпроводников, а составляет более 50% сопротивления в нормальном состоянии, что свидетельствует о том, что Sr₀,₁-Bi₂Se₃ может быть сверхпроводником с p-симметрией параметра порядка. С целью развития экспериментальных методик исследования коллективных эффектов в электронных системах сконструирован и изготовлен двухзондовый атомно-силовой микроскоп для совместной работы с короткофокусным оптическим микроскопом.