Создание и исследование функциональных материалов и структур для фотоники, микро- и оптоэлектроники

Объектами исследований являются системы с микро- и наноразмерным упорядочением: композиты, керамики, фотонные структуры, микро- и нанорезонаторы, твердые и жидкие кристаллы, свойства которых обусловлены не только индивидуальными характеристиками их компонентов, но и структурной организацией самих систем. Цель работы исследования уникальных физических эффектов, характерных для структурной организации изучаемых материалов и систем, результаты которых послужат основой для развития новой элементной базы фотоники, микро- и оптоэлектроники. Развита теория высокодобротных мод в конечных цепочках резонаторов. Рассмотрены механизмы реализации таких мод на фотонных и атомтронных платформах. Исследована роль высокодобротных мод в волновом транспорте квантовых носителей. Представлено решение одной из давних проблем в наноплазмонике и коллоидной химии объяснение аномального оптического поглощения в диапазоне ультрамалых металлических наночастиц. Предложена модель, адекватно описывающая сильную размерную зависимость резонансной частоты таких наночастиц в виде красного сдвига плазмонного резонанса с ростом размеров частиц. Рассмотрено дифракционное формирование комплексных световых полей на сопряженных вилочковых структурах, содержащих два топологических дефекта. В зависимости от конфигурации рассматриваемых структур показана и исследована различная пространственная динамика оптических сингулярностей. Исследованы спектральные свойства новых полиморфных модификаций кристаллов сульфатов, а также монокристалла CeMnB5O10, являющегося высококонцентрированным люминофором. Исследовано пороговое структурное преобразование металлоорганического каркаса DUT-4 из упорядоченной в искаженную фазу под воздействием условий окружающей среды. Наблюдаемый переход в искаженную фазу хорошо коррелирует с изменениями оптических и электрических свойств DUT-4, открывая путь созданию оптоэлектронных приложений на основе исследованного эффекта. Методом КРС исследована фазовая диаграмма давление–температура мультиферроика TbFe2.46Ga0.54(BO3)4 при гидростатических давлениях до 7 ГПа и температурах до 400 К. Проведено экспериментальное и теоретическое исследование поляризационных и спектральных особенностей микрорезонаторов Фабри-Перо на основе как брэгговских, так и металлических зеркал с включением планарно ориентированного слоя нематического жидкого кристалла в режиме магнитооптического Т-эффекта. Измерена резонансная частота и добротность резонатора, состоящего из двух диэлектрических слоев с решетками полосковых проводников между слоями в виде квадратов, а на наружных поверхностях в виде квадратных сеток, имеющих одинаковый субволновой период. Исследовано поведение одноосной магнитной анизотропии пермаллоевых пленок, осажденных в магнитном поле на подложки из монокристаллического лангасита (La3Ga5SiO14), подогретые до температуры 150-300 C. Показано, что при ориентации магнитного поля вдоль оси с максимальным коэффициентом температурного расширения подложки, магнитная анизотропия увеличивается более чем в шесть раз по сравнению с образцами, осажденными на традиционные подложки из кварцевого стекла, что соответственно увеличивает диапазон рабочих частот СВЧ устройств на таких пленках.