Исследование спин-поляризованного электронного транспорта в низкоразмерных магнитных и гибридных структурах, разработка технологий выращивания высококачественных монокристаллов, спектроскопия ядерного и электронного магнитных резонансов, спиновая динамика.

Основные направления исследований

• Спинтроника; спин-поляризованный электронный транспорт в низкоразмерных магнитных и гибридных структурах.
• Поиск, получение и исследование физических свойств новых магнитных материалов.
• Спектроскопия ядерного магнитного резонанса и спектроскопия электронного магнитного резонанса широкого класса материалов.
• Спиновая динамика и квантовые вычисления.

Основные достижения

• Определены скорости травления эпитаксиальных пленок Fe1-xSix(111) в смеси плавиковой и азотной кислот (HF: HNO3: H2O = 1: 2: 400), что позволило изготовить многотерминальные планарные устройства на основе гибридных структур Fe1-xSix/Si. При помощи метода Ханле в устройствах Fe3Si/p-Si обнаружен эффект спиновой аккумуляции, что свидетельствует о спиновой экстракции дырок из p-Si в Fe3Si. Неравновесное время жизни спина в полупроводнике составляет 145 пс, 191 пс и 268 пс при температурах 300К, 200К и 120К, соответственно. (A.S. Tarasov, A.V. Lukyanenko, I.A. Tarasov, I.A. Bondarev, T.E. Smolyarova, N.N. Kosyrev, V.A. Komarov, I.A. Yakovlev, M.N. Volochaev, L.A. Solovyov, A.A. Shemukhin, S.N. Varnakov, S.G. Ovchinnikov, G.S. Patrin and N.V. Volkov Approach to form planar structures based on epitaxial Fe1−xSix films grown on Si(111), Thin Solid Films 642, 20 (2017)
• Разработаны технологии раствор-расплавных методов группового выращивания высококачественных монокристаллов для научных исследований, микроволновой техники и магнитооптики.
• Выполнены исследования латерального и поперечного фотовольтаических эффектов в гибридных структурах Fe3Si/Si. Обнаружено, что длина волны оптического излучения не только влияет на вид температурной зависимости поперечного фотонапряжения, но и на характер влияния внешнего магнитного поля. Обнаружено, что при температуре около 20К фотонапряжение резко возрастает с увеличением мощности и при 10 мВт/см2 уже превышает 0.5 В. В дальнейшем фотонапряжение незначительно увеличивается, достигая насыщения при 10 мВт/см2. При этом значение составляет рекордные 0.54 В, что очень близко к максимально возможной величине фотонапряжения для диода Шоттки на основе кремния. (N.V. Volkov, M.V. Rautskii, A.S. Tarasov, I.A. Yakovlev, I.A. Bondarev, A.V. Lukyanenko, S.N. Varnakov, S.G. Ovchinnikov Magnetic field-driven lateral photovoltaic effect in the Fe/SiO 2 /p-Si hybrid structure with the Schottky barrier, Physica E 101, 201 (2018).

Основные приборы и оборудование

• Установки для прецизионных исследований, исследований на переменном токе транспортных, магнитотранспортных свойств материалов и многослойных структур в условиях оптического излучения и измерения магнитокалорического эффекта.
• Установка по исследованию ферромагнитного резонанса при внешних воздействиях (оптическое облучение, транспортный ток) и транспортных характеристик материалов и структур в условиях воздействия СВЧ излучения (8.5-12 ГГц).
• Технологическое оборудование для выращивания монокристаллов оксидных соединений методом из раствора в расплаве.
• Импульсный универсальный ЯМР спектрометр со сверхпроводящим соленоидом AVANCE 300 (Bruker). Прибор позволяет исследовать: структуру, фазовые переходы и динамические процессы в кристаллах; фундаментальные вопросы спиновой динамики и формы линии магнитного резонанса в твердых телах; химический состав твердых веществ и др. 

Сотрудники лаборатории обслуживают и обеспечивают работу прибора ЦКП КНЦ СО РАН:

• Установка для исследования физических свойств твердых тел и наноструктур PPMS-9 (Quantum Design). Прибор предназначен для исследования DC намагниченности и АС магнитной восприимчивости; удельной теплоемкости; АС/DC удельного сопротивления, эффекта Холла, кривых I-V; теплопроводности, коэффициента Зеебека. Диапазон температур 1.8̵400 К, магнитных полей ± 9 Т. Установка снабжена гелиевым рефрижератором замкнутого цикла.