КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 18-12-00260

НазваниеИсследование и изменение свойств высокопроводящей области на интерфейсе сегнетоэлектрика и диэлектрика оптическими методами

РуководительКабанов Виктор Викторович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук», Республика Татарстан (Татарстан)

Период выполнения при поддержке РНФ 2018 г. - 2020 г. 

Конкурс№28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе, 02-302 - Когерентная и нелинейная оптика

Ключевые словаФотостимулированный фазовый переход, гетероструктуры, интерфейс, фотопроводимость, сегнетоэлектрики, двумерный электронный газ, электронные и магнитные свойства

Код ГРНТИ29.31.27

СтатусУспешно завершен

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на исследование оптическими методами свойств систем с квази-двумерным электронным газом, возникающем на интерфейсе сегнетоэлектрика и диэлектрика, изоструктурном интерфейсам типа BaTiO3/LaMnO3, и на поиск возможностей предсказуемого изменения физических свойств квази-двумерного электронного газа на границе раздела сегнетоэлектрика и диэлектрика путем светового воздействия, как на сам интерфейс, так и на приграничную область. В ходе выполнения проекта будут исследованы процессы переключения высокопроводящей области и изменения магнитного состояния на границе сегнетоэлектрика и диэлектрика, изоструктурной интерфейсу BaTiO3/LaMnO3, путем воздействия света, в том числе импульсами длительностью до нескольких десятков фемтосекунд. Особое внимание будет уделено поиску путей реализации обнаруженных свойств в элементной базе высокотехнологичных устройств современной наноэлектроники, а также в новых методах хранения и оптической обработки информации. Будет проведен цикл исследований по моделированию и всестороннему изучению процессов переключения проводящих и магнитных свойств на границе сегнетоэлектрика и диэлектрика, изоструктурной интерфейсу BaTiO3/LaMnO3 и BaTiO3/K0.3MoO3, путем воздействия света на полупроводниковую часть гетероструктуры, и возможности возникновения сверхпроводимости. Полученные в ходе выполнения проекта экспериментальные результаты должны позволить объяснить некоторые интригующие свойства исследуемых объектов, такие как возникновение квази-двумерного электронного газа, и определить пути их дальнейшего применения. Исследование квази-двумерного электронного газа на границе сегнетоэлектрика и диэлектрика типа LaMnO3 является совершенно уникальным. Первые результаты были получены в нашей группе в 2017 году. Результаты, полученные в ходе реализации проекта, откроют новые пути для разработки базовых элементов фотоники и квантовых оптических технологий, основанных на новых мультифункциональных методиках. Планируемые результаты не имеют мировых аналогов. Все вышесказанное свидетельствует о чрезвычайной важности планируемых результатов для развития элементной базы современной индустрии информационных систем.

Ожидаемые результаты
В ходе выполнения проекта будет продемонстрирована возможность предсказуемого изменения физических свойств высокопроводящей области (квази-двумерного электронного газа) на границе сегнетоэлектрика и диэлектрика путем воздействия на сам интерфейс и на приграничную область светом различного спектрального состава, в том числе импульсами длительностью до нескольких десятков фемтосекунд. В ходе выполнения проекта будут получены следующие результаты: - Описание оптических свойства гетероструктур различных составов, изоструктурных интерфейсам BaTiO3/LaMnO3 и BaTiO3/K0.3MoO3 будет проведено в результате математического моделирования; - экспериментальная демонстрация возможности переключения высокопроводящей области на границе сегнетоэлектрика и диэлектрика, изоструктурной интерфейсу BaTiO3/LaMnO3, которая будет осуществляться путем воздействия ультрафиолетовым светом на сегнетоэлектрик, в том числе импульсами длительностью до нескольких десятков фемтосекунд; - экспериментальное обнаружение возможностей включения и выключения магнитного состояния на интерфейсе сегнетоэлектрика и диэлектрика, изоструктурной интерфейсу BaTiO3/LaMnO3, путем воздействия инфракрасным светом на высокопроводящую область, в том числе импульсами длительностью до нескольких десятков фемтосекунд; - экспериментальное обнаружение переключения проводящих и магнитных свойств на границе сегнетоэлектрика и диэлектрика, изоструктурной интерфейсам BaTiO3/LaMnO3 и BaTiO3/K0.3MoO3, путем воздействия света на полупроводниковую часть гетероструктуры, в том числе импульсами длительностью до нескольких десятков фемтосекунд; - определение возможности возникновения сверхпроводимости и возможности наблюдения квантовых эффектов на границе сегнетоэлектрика и диэлектрика, изоструктурной интерфейсам типа BaTiO3/LaMnO3, при воздействии света различного спектрального состава на сам интерфайс и на приграничную область; - экспериментальное обнаружение переключения высокопроводящей области на границе сегнетоэлектрика и диэлектрика, изоструктурной интерфейсу BaTiO3/K0.3MoO3, путем воздействия светом с импульсами длительностью до нескольких десятков фемтосекунд. Полученные в ходе выполнения проекта экспериментальные результаты должны позволить объяснить некоторые интригующие свойства исследуемых объектов, такие как возникновение квази-двумерного электронного газа, и определить пути их дальнейшего применения. Все результаты запланированных исследований будут соответствовать высокому мировому уровню. Использование квази-двумерного электронного газа является проблемой мирового уровня и только небольшое число групп в мире могут работать в этой области. Исследование квази-двумерного электронного газа на границе сегнетоэлектрика и диэлектрика (антиферромагнетика LaMnO3) является совершенно уникальным. Первые результаты были получены в нашей группе в 2017 году. Наши результаты откроют новые пути для создания элементов хранения и оптической обработки информации. Эти результаты не имеют мировых аналогов. Все вышесказанное свидетельствует о чрезвычайной важности планируемых результатов для развития элементной базы современной индустрии квантовых информационных систем. Результаты будут опубликованы в виде статей в журналах, индексируемых в базе данных «Web of Science», а также будут представлены на различных конференциях, таких как MRS-fall-2018, EMF-2019, PIPT-19, и других.

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В ходе выполнения проекта был осуществлен цикл работ по моделированию оптических свойств гетероструктуры BaTiO3/LaMnO3 при не фиксированной заранее ориентации поляризации в сегнетоэлектрических слоях BaTiO3 с помощью метода теории функционала плотности, реализованного в программе VASP. При моделировании были учтены сильные корреляции между электронами d и f- орбиталей, потому был выбран метод GGA+U. Этот метод позволяет найти основное состояние системы и определить его электронные свойства с помощью численных расчётов. В результате нам удалось определить параметры запрещенных зон э