Российский научный фонд подвел итоги конкурсов 2022 года на получение грантов по мероприятиям «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» и «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых».
Центр перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ получил гранты на реализацию 3 проектов.Рассказываем о каждом из них.
Проект 1: «Спинтроника топологических сверхпроводников с нетривиальным спариванием»
В рамках этого проекта будет изучено, каким образом связаны транспортные и магнитные эффекты в триплетных нематических сверхпроводниках на основе допированных топологических изоляторов в интересах создания устройств спинтроники.
В топологических изоляторах Bi2Se3, допированных стронцием, медью или ниобием, экспериментально наблюдается сверхпроводимость, которая соответствует векторному параметру порядка с триплетным спариванием. Такие необычные свойства делают этот материал перспективным для реализации спиновых сверхтоков в связи с триплетной природой куперовских пар, что актуально для устройств спинтроники. Кроме того, векторный характер параметра порядка обуславливает нетривиальную связь сверхпроводящих и магнитных степеней свободы. В связи с этим ожидается, что, управляя сверхпроводящими (магнитными) свойствами в таком материале, можно управлять и магнетизмом (сверхпроводимостью), что может открыть путь к принципиально новым устройствам.
Проект 2: «Собственные магнитные топологические изоляторы для устройств на основе квантового аномального эффекта Холла и фермионов Майорана»
Важной проблемой современной физики твердого тела является поиск и изучение новых магнитных и топологически нетривиальных материалов, на базе которых можно создать новые типы устройств. Изучение топологических изоляторов — материалов с сильным спин-орбитальным взаимодействием — особенно перспективно для создания новых типов магнитной памяти и устройств спинтроники.
В проекте будут изучены свойства собственных магнитных топологических изоляторов вида (Mn(Bi,Sb)2Te4) ((Bi,Sb)2Te3)m. В зависимости от стехиометрии в таких материалах возможна реализация либо ферромагнитного, либо антиферромагнитного порядка.
Будет изучен сверхпроводящий эффект близости на поверхности магнитных топологических изоляторов, что важно для реализации фермионов Майораны. Такие квазичастичные состояния представляют интерес для квантовых вычислений.
Проект 3: «Усиление сверхпроводимости магнетизмом в структурах с поверхностным спин-орбитальным взаимодействием»
Одним из перспективных направлений альтернативной (посткремниевой) электроники будущего является спинтроника, где вместо заряда носителем информации является спин электрона.
Применение полупроводниковых структур в спинтронике ограничивается короткими временами жизни спин-поляризованных состояний из-за спиновой релаксации. При этом время жизни квазичастиц, которые инжектируются в сверхпроводник, оказывается существенно больше. Определенные надежды возлагаются на сверхпроводящую спинтронику.
Управление состоянием приборов сверхпроводящей спинтроники осуществляется посредством приложения внешнего магнитного поля, либо с помощью обменного поля в соседнем ферромагнитном слое. Однако, как известно, магнетизм деструктивно влияет на сверхпроводимость.
В рамках проекта будет изучено, при каких условиях возможно усиление сверхпроводимости внешним магнитным полем. Предполагается, что ключевую роль в этом будет играть поверхностное спин-орбитальное взаимодействие.
Реализация проекта может помочь в создании приборов сверхпроводящей спинтроники, где управление состоянием будет осуществляться магнитным полем без разрушения сверхпроводимости.