Исследование электронных, магнитных и спинтронных квантовых систем при низких температурах

Объектом исследования являлись различные квантовые твердотельные системы (электронные, магнитные и спинтронные), проявляющие нетривиальные физические свойства в широком интервале магнитных полей и температур, включая низкие и сверхнизкие темературы и сильные магнитные поля. Целью работы являлось исследование фундаментальных закономерностей, определяющих физические свойства низкоразмерных квантовых систем: квазиодно- и квазидвумерных сверхпроводников; низкоразмерных магнетиков; гибридных низкоразмерных наноструктур на базе диэлектриков, включая полимеры, нормальных металлов, сверхпроводников, топологических изоляторов, перовскитных материалов и (анти)ферромагнетиков. В работе были использованы современные экспериментальные методы исследования: электронно-лучевая литография; вакуумное напыление; сканирующая туннельная и электронная микроскопия; измерение электронного транспорта при низких и сверхнизких температурах; измерение намагниченности и теплопроводности на системе Quantum Design PPMS-9; исследование оптических спектров на Фурье спектрометре высокого разрешения Bruker IFS 125 HR. Кроме того, применялся широкий спектр теоретических методов: метод квазиклассических функций Грина в мезоскопической сверхпроводимости; метод уравнений Боголюбова-де Жена и Гинзбурга-Ландау; метод функционала плотности, в том числе зависящего от времени; метод молекулярной динамики. Результаты работы, помимо большого фундаментального интереса, имеют широкую область применения в создании новых устройств квантовой наноэлектроники: детекторов одиночных фотонов, детекторов излучения и болометров (подразделы 1.1 - 1.4, 3.9); детекторов магнитного поля (подразделы 1.5, 2.1); спиновых вентилей для элементов магнитной памяти (подразделы 2.2, 3.4); туннельного полевого транзистора (подраздел 3.1); гибридных опто-электронных сенсоров (подраздел 3.2); сверхпроводникового интегрального приёмника (подраздел 3.3); перовскитных солнечных элементов и элементов фотокатализа (подраздел 3.7), и др. Для детекторов одиночных фотонов (подразделы 1.3, 1.4) и сверхпроводникового интегрального приёмника - СИП (подраздел 3.3) созданы работающие прототипы.