Грант РНФ № 14-42-00015

В проекте ставится задача исследования фундаментальных свойств коррелированных спиновых систем магнитных ионов и носителей заряда (электронов и дырок) в полупроводниковых наноструктурах на основе II-VI и III-V полумагнитных полупроводников. Она включает в себя поиск новых явлений и эффектов и идентификация новых механизмов ответственных за когерентную и некогерентную спиновую динамику с целью их применения в спинтронике и квантово-информационных технологиях и разработку оптических методов исследования и управления спиновыми системами в режиме слабой и сильной спиновой корреляции и формирования магнитоупорядоченных структур.

Когерентные и некогерентные свойства спиновых систем определяются спин-спиновыми взаимодействиями и корреляциями в спиновых системах. Спиновая когерентность востребована в квантово-информационных технологиях, которые используя суперпозицию и запутанность квантовых состояний, предлагают новые решения превосходящие по возможностям системы классической обработки информации. Решение вопросов связанных со спин-спиновыми

взаимодействиями и корреляциями поможет пониманию природы ферромагнетизма в полупроводниках, что будет способствовать разработке новых наноразмерных твердотельных приборов использующих спиновые степени свободы. В проекте будут использоваться современные оптические методы для экспериментального изучения магнитных взаимодействий, что позволит создать основу для управления спинами носителей заряда немагнитными методами (оптическое и микроволновое излучение, электрическое поле и т.д.).

Конкретные задачи данного проекта объединены в три направления: (1) Индивидуальные спин-спиновые взаимодействия; (2) Взаимодействие индивидуального носителя (экситона или заряженного экситона) с макроскопическим числом магнитных ионов; (3) Спиновая динамика в системе взаимодействующих магнитных ионов. В исследованиях будет задействован широкий набор наноструктур выращенных на основе II-VI (CdMnTe, CdMnSe, ZnMnSe) и III-V (GaMnAs) полумагнитных полупроводников, который позволит в очень широком диапазоне варьировать концентрации носителей и магнитных ионов, реализуя режимы слабой и сильной корреляции в спиновых системах. Имеющиеся в распоряжении научного коллектива экспериментальные методики позволяют проводить исследования в широком диапазоне времен от 10-11 до 102 секунд, сильных магнитных полях до 17 Тесла и температурном диапазоне от жидкого гелия до комнаты (от 1.6 до 300 Кельвин) и проводить оптические манипуляции с одиночными локализованными спинами. Комбинация нескольких методик для исследования одного объекта или явления позволит нам получить комплексную информацию необходимую для детального понимания механизмов явления и их теоретического описания.