Электронные процессы в низкоразмерных системах и наноструктурах

Объектом исследования являются квантовые и классические явления в низкоразмерных электронных системах и наноструктурах. Проведенная работа состоит из двух частей - теоретической и экспериментальной. При выполнении теоретической части работы развита теория акустоэлектрического эффекта в двумерных материалах нового типа – дихалькогенидах переходных металлов и двумерных графеноподобных системах с линейным спектром носителей заряда, в том числе во внешнем магнитном поле. Теоретически предсказаны различные типы магнитных осцилляций акустоэлектрического тока. Предложен и теоретически исследован новый дизайн поляритонного топологического изолятора, в котором экситоны находятся в непосредственной близости к слою ферромагнитного материала, расположенном в микрополости. Изученная структура обладает различными топологическими фазами и позволяет управлять переходами между топологическими состояниями с различными числами Черна. Развита теория локализованных состояний экситонов большого радиуса на плоских короткодействующих дефектах. Построена перколяционная теория проводимости двумерной квантовой ямы HgTe шириной ~ 6.3 нм, близкой к переходу от обычных к топологическим изолирующим фазам. В экспериментальной части работы исследован транспортный отклик топологических нанопроволок, изготовленных на основе тонких пленок HgTe. Обнаружено, что в магнитном поле, приложенном вдоль линии протекания тока, в нанопроволоках формируются h/e-осцилляции проводимости типа Ааронова-Бома. Показано, что пленка HgTe толщиной 200 нм, превышающей толщину псевдоморфного роста HgTe на подложке CdTe, обладает невырожденными по спину топологическими поверхностными дираковскими электронами. Тем самым впервые показано, что топологические поверхностные зоны могут существовать не только в изоляторах, но и в бесщелевых полупроводниках. Обнаружено явление когерентного радиационного затухания в циклотронном резонансе поверхностных дираковских фермионов в трехмерных топологических изоляторах. Исследованы зависимости транспортного и квантового времен рассеяния и их отношения от концентрации двумерного электронного газа в селективно-легированных одиночных GaAs квантовых ямах с короткопериодными AlAs/GaAs сверхрешеточными барьерами. Изучены линейная и нелинейная проводимость перфорированных пленок TiN в магнитном поле.