Cеминар по физике конденсированного состояния

Физический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова и Научно-образовательный центр по нанотехнологиям МГУ проводят научный семинар по физике конденсированного состояния.

На семинар приглашаются все желающие. Пропуск на физический факультет слушателей семинара, не являющихся студентами, аспирантами или сотрудниками МГУ будет осуществляться при предъявлении паспорта при условии предварительной записи на семинар через интернет на сайте http://wasp.phys.msu.ru/physlectures/registration/ (до 15:00 дня семинара).
Для расширения возможностей участия в семинаре будет вестись прямая он-лайн трансляция заседаний через сайт http://wasp.phys.msu.ru/physlectures/onlineseminar/ .


Архив семинаров



16 ноября 2011 года
Еугениюс Левович Ивченко (Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН)
"Спиновая динамика электронов в наноструктурах"

Скачать


7 декабря 2011г.
Владимир Дмитриевич Кулаковский (Институт физики твердого тела РАН, Черноголовка)
«Экситонные поляритоны в планарных полупроводниковых микрорезонаторах: параметрическое рассеяние и неравновесная бозе-конденсация»

Скачать


19 сентября 2012г.
Максим Юрьевич Каган (Институт физических проблем им. П.Л. Капицы РАН)
Superconductivity in low-density electron systems

Скачать


17 октября 2012г.
Захарий Фишелевич Красильник (Институт физики микроструктур РАН, Нижний Новгород)
Кремниевые светоизлучающие наноструктуры

Скачать


21 ноября 2012г.
Maurice Skolnick (University of Sheffield, UK; Иностранный член РАН)
The Polariton Condensate in Semiconductor Microcavities

Скачать


20 февраля 2013г.
Игорь Олегович Троянчук (Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси)
«Колоссальное магнитосопротивление и обменные взаимодействия в манганитах и кобальтитах»

Скачать

Аннотация
В докладе рассматриваются результаты исследования магнитных и магнитотранспортных свойств кобальтитов и манганитов, легированных парамагнитными и диамагнитными ионами. Из полученных результатов сделаны следующие выводы:
  1. Сверхобменные взаимодействия через кислород между ионами Со3+ в промежуточном спиновом состоянии являются положительными и отрицательными в случае высокоспинового состояния.
  2. Эффект колоссального магнитосопротивления в кобальтитах обусловлен индуцированием полем спинового перехода из высокоспинового состояния в промежуточное спиновое состояние.
  3. Сверхобменные взаимодействия через кислород между ионами Mn3+ в орбитально упорядоченной и разупорядоченной фазах манганитов могут быть сильными и положительными в случае существенной 3d-2p гибридизации.
  4. Большинство магнитных и магнитотранспортных явлений в манганитах и кобальтитах можно понять не привлекая модель “двойного обмена” между разновалентными ионами.
  5. Наиболее вероятной причиной колоссального магниторезистивного эффекта вблизи Тс в манганитах является Андерсоновская локализация носителей заряда на спиновом беспорядке.

10 апреля 2013г.
Юрий Ефремович Лозовик (Институт спектроскопии РАН, Троицк)
«Новый класс веществ - топологические изоляторы»

Скачать

Аннотация
Доклад посвящен обзору необычных свойств нового класса веществ – топологических изоляторов. Новой парадигмой является то, что топологические изоляторы связаны не с возникновением спонтанного нарушения симметрии в кристалле и связанного с ним возникновения параметра порядка, а с появлением топологического инварианта. Обсуждается аналогия свойств топологических изоляторов и квантового эффекта Холла. В трехмерных (сильных) топологических изоляторах в объеме имеется щель в спектре, но на поверхности они имеют бесщелевые, топологически защищенные поверхностные электронные состояния с нулевыми эффективными массами электронов и дырок (как в графене). Электроны на поверхности топологического изолятора имеют жесткую корреляцию направления спина и импульса – их спин перпендикулярен импульсу, и это свойство подтверждено экспериментально. Это приводит к необычным свойствам коллективных возбуждений на поверхности топологических изоляторов - связанным волнам плотности заряда и плотности спина (спин-плазмонам). Обсуждается квантованный магнитоэлектрический эффект в топологических изоляторах и связанные с ним киральные элементарные возбуждения и киральные оптические отклики, а также возможные применения этого эффекта для записи информации. Обсуждаются свойства дионов – "связанных" состояний электронов над поверхностью топологических диэлектриков (с открытой магнитными примесями щелью) и магнитных монополей изображения, соответствующих наведенной электронами магнитной поляризации.

22 мая 2013г.
Никита Сергеевич Аверкиев (ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург)
«Эффекты резонансного туннелирования в полупроводниковых гетероструктурах»

Скачать

Аннотация
Туннелирование представляет собой квантовый процесс прохождения частицы через классически недоступные области, в которых ее кинетическая энергия отрицательная. Под резонансным туннелированием понимают процесс, когда вероятность прохождения классически недоступных областей мала, однако имеются интервал энергии частицы для которых вероятность прохождения точно равна единице, но этот интервал чрезвычайно узкий. В объемных материалах весьма сложно реализовать такую резонансную ситуацию, однако в полупроводниковых структурах, содержащих квантовые ямы или точки с характерными размерами несколько нанометров, удается создать условия для резонансного туннелирования. В лекции будет рассмотрено несколько примеров из физики полупроводников, в которых резонансное туннелирование носителей тока приводит к неожиданным эффектам.

2 октября 2013г.
Леонид Викторович Кулик (Институт физики твердого тела им.Ю.А.Осипьяна РАН, Черноголовка)
«Спектроскопия неупругого рассеяния света на коллективных спиновых возбуждениях в двумерной электронной системе»

Скачать

Аннотация
С помощью оригинальной экспериментальной методики исследованы спектры коллективных спиновых возбуждений в высокоподвижной двумерной электронной системе в условиях квантового эффекта Холла. Обнаружены новые ветви спиновых возбуждений в четных и нечетных состояниях квантового эффекта Холла. Проведены прямые измерения величины обменной энергии в основном состоянии Холловского ферромагнетика. Обнаружены коллективные возбуждения спин-текстурных жидкостей в Холловском ферромагнетике с зарядовыми дефектами.

30 октября 2013г.
Владимир Михайлович Фомин (Institute for Integrative Nanosciences, Dresden, Germany)
«Влияние топологии на электронные свойства твердотельных микро- и наноструктур»

Скачать

Аннотация
Теоретически исследованы свойства твердотельных микро- и наноструктур, обладающих нетривиальными топологическими характеристиками, такими как двусвязность (квантовые кольца) и односторонность поверхности (ленты Мёбиуса). В самоорганизованных полупроводниковых кратероподобных квантовых кольцах, геометрия которых определена с помощью сканирующей туннельной микроскопии поперечного сечения, в присутствии магнитного потока найдены электронные состояния аналогичные тем, которые характерны для двусвязных структур. Предсказанный квантово-интерференционный эффект Ааронова-Бома обнаружен экспериментально методом торсионной магнитометрии. В микроструктурах, имеющих форму ленты Мёбиуса с неоднородным кручением, обнаружен переход от делокализованных электронных состояний к локализованным по мере возрастания степени неоднородности. Показано, как неоднородная пространтственная метрика в лентах Мёбиуса, пронизанных магнитым потоком, проявляется в свойствах незатухающих токов. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности топологических методов контроля над электронными свойствами микро- и наноструктур.

4 декабря 2013г.
Валерий Владимирович Вальков (Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН)
«Квантовый транспорт электронов через структуры атомного масштаба при учете процессов неупругого рассеяния и многократного отражения»

Скачать

Аннотация
Развитие экспериментальной техники позволило исследовать вольт-амперные характеристики отдельных атомов, молекул и их комплексов, находящихся на поверхности металлического контакта, или в разломе. Нами показано, что процессы неупругого рассеяния электронов на таких структурах инициируют резонанс и антирезонанс Фано, а приложение внешнего магнитного поля и электрического поля затвора, изменяя условия реализации эффекта Фано, приводит к гигантскому магнитосопротивлению. Методом неравновесной техники Келдыша при использовании неравновесных функций Грина, построенных на операторах Хаббарда, проведено развитие теории квантового транспорта электронов, учитывающей процессы многократного рассеяния. Получены выражение для тока и замкнутая система квантовых кинетических уравнений, определяющая неравновесные числа заполнения состояний структуры. Для анизотропной магнитной примеси вольт-амперные характеристики в режиме туннельной связи проявляют ступенчатые особен-ности, а при энергиях электрического поля смещения, близких к энергиям возбуждения структуры, демонстрируют эффект отрицательной дифференциальной проводимости. В режиме асимметричной связи магнитной примеси с контактами появляется возможность переключения между ее состояниями с различными значениями проекции полного спина.

26 февраля 2014г.
Сергей Григорьевич Тиходеев (Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН)
«Механизмы вращения единичной молекулы ацетилена на поверхности меди Cu(001) при помощи СТМ»

Скачать

Аннотация Tikhodeev.pdf

19 марта 2014г.
Игорь Сергеевич Бурмистров (Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН)
«Эффекты взаимодействия и беспорядка в тонких плёнках трёхмерных топологических изоляторов»

Скачать

Аннотация
В докладе будет представлена теория квантовых поправок от интерференции (слабая антилокализация) и межэлектронного взаимодействия (поправки Аронова-Альтшулера) для электронного транспорта в диффузионном режиме на поверхности тонких пленок трёхмерных топологических изоляторов. Рассмотрен общий случай разных поверхностных концентраций носителей, различных коэффициентов диффузии для носителей на противоположных сторонах пленки, и некоррелированного на разных поверхностях пленки беспорядка. Показано, что взаимодействие между электронами на верхней и нижней поверхностях пленки приводит к качественно новому поведению поверхностной проводимости как функции температуры, по сравнению со случаем массивного образца: возникает режим немонотонного с температурой изменения поверхностной проводимости. Также проведено сравнение между поведением проводимости на поверхности тонкой пленки топологического изолятора и двумерного электронного газа в двойной квантовой яме с сильным спин-орбитальным взаимодействием.

28 мая 2014г.
Владимир Изяславович Гавриленко (Институт физики микроструктур РАН, Нижний Новгород)
«Гетероструктуры на основе HgTe/CdTe для оптоэлектроники ТГц диапазона»

Скачать

Аннотация
Гетероструктуры HgTe/CdHgTe с квантовыми ямами обладают целым рядом замечательных свойств, что привлекает к ним внимание исследователей во многих странах мира. В зависимости от ширины квантовой ямы в них может реализоваться как нормальная (в узких ямах), так и инвертированная зонная структура. При критической толщине квантовой ямы (около 6.3 нм) ширина запрещенной зоны обращается в нуль и электроны и дырки являются безмассовыми дираковскими фермионами (как в графене). Квантовые ямы с инвертированной зонной структурой являются двумерными топоплогическими изоляторами. В асимметриччных квантовых ямах наблюдается гигантское (до 30 мэВ) спиновое расщепление Рашбы. В широких (> 12.5 нм) квантовых ямах HgTe имеет место перекрытие зон и может реализовываться состояние двумерного полуметалла (сосуществование электронов и дырок в равновесии). Наконец, в широком интервале пареметров ширина запрещенной зоны соответствует ТГц диапазону частот, что открывает возможность использования таких структур в ТГц оптоэлектронике. В докладе будет сделан обзор исследований квантовых ям HgTe/CdHgTe методами терагерцовой/длинноволновой ИК спектроскопии (магнитопоглощение, фотопроводимость, фотолюминесценция) и рассмотрены перспективы создания на их основе лазеров дальнего ИК/ТГц диапазона.

8 октября 2014г.
Валерий Владимирович Рязанов (Институт физики твердого тела РАН, Черноголовка)
«Сверхпроводящие джозефсоновские структуры с ферромагнитными барьерами и их возможное использование в сверхпроводящей электронике и спинтронике»

Скачать

Аннотация
Сверхпроводимость (S) и ферромагнетизм (F), два антагонистичных коллективных спиновых явления, могут сосуществовать в виде джозефсоновских SFS контактов (SFS JJ) [1]. Наиболее впечатляющее свойство SFS JJ – способность переходить в джозефсоновское состояние с инверсией разности сверхпроводящих фаз (Pi-состояние)[2,3]. Физической причиной инверсии сверхпроводящей фазы являются пространственные осцилляции сверхпроводящего параметра порядка в ферромагнетике, возникающие при взаимодействии куперовской пары с обменным полем [4]. Включение Pi-контакта в сверхпроводящее кольцо приводит к возникновению внутреннего фазового сдвига и спонтанного магнитного потока [5]. Это свойство делает Pi-контакт перспективным элементом сдвига фазы в джозефсоновской сверхпроводящей электронике. Другое свойство SFS JJ – способность изменять критический ток при перемагничивании ферромагнитного слоя [1,6]. Новый элемент джозефсоновской магнитной памяти на основе SFS JJ разработан недавно в сотрудничестве с компанией HYPRES [7-9]. Большой интерес для сверхпроводящей спинтроники представляют также планарные многотерминальные джозефсоновские SF-структуры с диффузией и инжекцией спин-поляризованных носителей в область джозефсоновской слабой связи [10,11].
Было продемонстрировано, что джозефсоновские SFS структуры на основе сверхпроводящего ниобия полностью совместимы с современной джозефсоновской RSFQ (Rapid Single Flux Quantum) логикой. Эта перспективная логика имеет уникальные характеристики: высокое быстродействие (более 100 ГГц), низкие потери (<1 мкВ на переключение при 100 ГГц), высокую скорость передачи сигналов без искажений и потерь на большие расстояния. Двумя основными проблемами этой электроники являются большой размер базисной логической ячейки и отсутствие компактной быстрой энерго-эффективной памяти, совместимой с джозефсоновскими схемами. Использование SFS JJ может помочь решить эти проблемы. Элементы быстрой джозефсоновской SFS памяти упоминались выше. Проблема компактности базисной логической ячейки может быть решена за счет использования инверторов сверхпроводящей фазы (Pi-контактов). В работе [12] было показано, что использование Pi-контактов позволяет существенно уменьшить размер базисной RSFQ-ячейки за счет замены необходимой в обычных структурах индуктивности фазовым сдвигом. Были показаны также перспективы использования фазовых инверторов в квантовой логике (кубитах) [13].

1. V.V. Ryazanov, УФН 169, 920 (1999).
2. V.V. Ryazanov, V.A. Oboznov, A.Yu. Rusanov, A.V. Veretennikov, A.A. Golubov, and J. Aarts, Phys. Rev. Lett 86, 2427 (2001).
3. V. A. Oboznov, V.V. Bol'ginov, A. K. Feofanov, V. V. Ryazanov and A.I. Buzdin, Phys. Rev. Lett. 96, 197003 (2006).
4. A.I. Buzdin, Rev. Mod. Phys. 77, 935 (2005).
5. S.M. Frolov, M.J.A. Stoutimore, T.A. Crane, D.J. Van Harlingen, V.A. Oboznov, V.V. Ryazanov, A. Ruosi, C. Granata, and M. Russo, Nature Physics 4, 32 (2008).
6. В.В. Больгинов, В.С. Столяров, Д.С. Собанин, А.Л. Карпович, В.В. Рязанов, Письма в ЖЭТФ 95, 408 (2012).
7. V.V. Ryazanov, V.V. Bol’ginov, D.S. Sobanin, I.V. Vernik, S.K. Tolpygo, A.M. Kadin, and O.A. Mukhanov, Phys. Procedia 36, 35 (2012).
8. T.I. Larkin, V.V. Bol’ginov, V.S. Stolyarov, V.V. Ryazanov, I.V. Vernik, S.K. Tolpygo, O.A. Mukhanov, Appl. Phys. Lett. 100, 222601 (2012).
9. I.V. Vernik, V.V. Bol'ginov, S.V. Bakurskiy, A.A. Golubov, M.Yu. Kupriyanov, V.V. Ryazanov, and O.A. Mukhanov, IEEE Trans. Appl. Supercond. 23, 1701208 (2013).
10. T.E. Golikova, F. Hübler, D. Beckmann, I.E. Batov, T.Yu. Karminskaya, M.Yu. Kupriyanov, A.A. Golubov, and V.V. Ryazanov. Phys. Rev. B 86, 064416 (2012).
11. T.E. Golikova, M.J. Wolf, D. Beckmann, I.E. Batov, I.V. Bobkova, A.M. Bobkov, and V.V. Ryazanov. Phys. Rev. B 89, 104507 (2014).
12. M. I. Khabipov, D.V. Balashov, F. Maibaum, A.B. Zorin, V.A. Oboznov, V.V. Bolginov, A.N. Rossolenko and V.V. Ryazanov. Superconductor Science and Technology, 23, 045032 (2010).
13. A.K. Feofanov, V.A. Oboznov, V.V. Bol’ginov, J. Lisenfeld, S. Poletto, V.V. Ryazanov, A.N. Rossolenko, M. Khabipov, D. Balashov, A.B. Zorin, P.N. Dmitriev, V.P. Koshelets and A. V. Ustinov. Nature Physics 6, 593 (2010).


12 ноября 2014г.
Сергей Викторович Иванов (Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург)
«Оптоэлектроника на основе широкозонных полупроводниковых гетероструктур А3N и А2В6»

Аннотация

11 ноября 2015г.
Сергей Анатольевич Тарасенко (Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург)
«Двумерные и трехмерные топологические изоляторы на основе структур HgTe/CdHgTe»

Скачать

Аннотация
На поверхности кристалла или гетерогранице могут возникать локализованные состояния, обусловленные нарушением периодического потенциала. Особый класс диэлектрических трехмерных (и двумерных) кристаллов, имеющих устойчивые к возмущениям проводящие поверхностные (краевые) состояния получили название топологических изоляторов. В докладе дан краткий обзор современного состояния физики топологических изоляторов, представлены результаты наших исследований электронной структуры и фотогальванических эффектов в двумерных и трехмерных топологических изоляторах на основе гетероструктур HgTe/CdHgTe. Обсуждаются эффекты, обусловленные отсутствием центра пространственной инверсии в гетероструктурах, в том числе связанные со смешиванием легких и тяжелых дырок на интерфейсах.

25 ноября 2015г.
Владимир Александрович Волков (ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Москва)
«Поверхностные состояния дираковских фермионов»

Скачать

Аннотация
Представлен краткий обзор теоретических и экспериментальных работ по поверхностным состояниям в дираковских материала, включая графен, топологические изоляторы и полуметаллы Дирака и Вейля. В рамках формализма огибающих волновых функций сформулирована минимальная модель, аналитически описывающая поверхностные и краевые состояния разного типа в нескольких системах с дираковскими фермионами. Обсуждены условия ее применимости.

9 декабря 2015г.
Сергей Николаевич Молотков (ИФТТ им. Ю.А. Осипьяна РАН, Черноголовка; ВМК МГУ)
«Поверхностные состояния дираковских фермионов»

Скачать

Аннотация
В докладе предполагается обсудить симметрийную классификацию поверхностных состояний в 3->2 и 2->1 кристаллических топологических изоляторах, ее связь с топологической устойчивостью краевых состояний. Приведены примеры новых типов безмассовых дираковских состояний фермионов, а также связь топологической устойчивости с критерием, основанным на соответствии объем-граница.