Синтез и исследование эпитаксиальных наносистем на основе графена и подложки SiC для реализации квантовых эффектов

Современное развитие наноэлектроники и спинтроники требует поиска новых квантовых материалов, включая эпитаксиальные слоистые наноструктуры, которые, благодаря своим уникальным свойствам, будут использоваться в компьютерных технологиях, системах хранения данных и квантовых вычислениях. Контакты графена с магнитными и тяжелыми атомами металлов и контакты Джозефсона с графеном между сверхпроводниками в последние годы интенсивно изучаются как с точки зрения фундаментальной физики, так и с точки зрения потенциальных приложений. Значительная часть опубликованных работ выполнена на механически отщепленном графене, который несовместим с производством в масштабе целой пластины - подложки. С другой стороны, для наблюдения квантовых эффектов Холла в графене требуется эпитаксиальная хорошо упорядоченная слоистая структура со строго определёнными топологическими характеристиками. Одним из кандидатов для конструирования устройств является полупроводниковая подложка SiC, которая позволяет получать графен путем интеркаляции нулевого слоя графена. Эпитаксиальный синтез слоистых наносистем на основе графена и подложки SiC является новой тематикой как для коллектива, так и для научного сообщества. На сегодняшний день, в опубликованных работах показана возможность получения однородного однослойного графена путем интеркаляции атомов под нулевой слой графена, в том числе путем интеркалирования монослоя золота. В других работах по исследованию систем на основе графена, полученного путем переноса, проведены измерения спинового эффекта Холла (система Gr/Pb/Au) и сверхпроводимости в переходе Джозефсона на основе графена. Таким образом, возможность интеркаляции нулевого слоя графена на SiC, с одной стороны, и наблюдаемые квантовые эффекты в системах на основе графена, полученного путем переноса на диэлектрическую подложку, с другой стороны, свидетельствуют о возможности реализации новых квантовых эффектов в эпитаксиальных слоистых наносистемах на основе графена и подложки SiC. Проект посвящен поиску новых перспективных слоистых структур на основе графена и магнитных, тяжелых металлов, а также сверхпроводников для реализации аномального и спинового эффектов Холла и сверхпроводящих переходов Джозефсона. В рамках проекта будут синтезированы и исследованы экспериментальными и теоретическими методами эпитаксиальные слоистые системы, состоящие из графена с интеркалированными атомами Au, Co и Pb на подложке SiC(0001). Планируется исследовать особенности их электронной и кристаллической структуры, транспортные свойства, провести анализ возможности применения синтезированных систем для наблюдения квантовых эффектов.