Лаборатория фотоэлектронной спектроскопии квантовых функциональных материалов

Нанотехнологии
Физика конденсированного состояния
Синхротронные исследования
Заведующий лабораторией

Климовских Илья Игоревич

к.ф.-м.н.
Публикаций
47
Цитирований
1051
Индекс Хирша
14
Публикаций
48
Цитирований
1070
Индекс Хирша
15
Публикаций
39
Цитирований
986
Индекс Хирша
15
Необходимо авторизоваться.

Лаборатория занимается изучением электронной и спиновой структуры новых материалов для пост-кремниевой электроники и квантовых вычислений, таких как топологические изоляторы, сверхпроводники, графен и другие 2D системы, антиферромагнетики.

  1. РФЭС-спектроскопия
  2. ФЭСУР-спектроскопия
  3. Магнитно-силовая микроскопия
  4. Сканирующая туннельная микроскопия

Уникальный вариант сканирующего зондового микроскопа, основанного на эффекте Джоуля-Томсона (медленное протекание газа  под действием постоянного перепада давлений сквозь  пористую перегородку), предназначенный для измерения топографии проводящих поверхностей и спектроскопии с высоким пространственным разрешением. Данный микроскоп относится к оборудованию в области сверхвысоковакуумных технологий (Ultra High Vacuum), способный достигать уровня вакуума порядка 10^-10 мбар и ниже.

Криостат attoDRY2100, возглавляющий линейку криостатов замкнутого цикла с вертикальной загрузкой, обеспечивает непрерывную базовую температуру 1,65 К, автоматический контроль температуры и магнитного поля в диапазоне от 1,65 К до 300 К и возможность использования сверхпроводящего магнита до 9Т, который позволяет использовать максимальное магнитное поле даже при температуре 300 К с исключительной температурной стабильностью, а также полевое охлаждение образцов без необходимости работы с жидким гелием. Следовательно, это лучший выбор в качестве криостата с регулируемой температурой для любых низкотемпературных экспериментов, будь то измерения магнитотранспорта, конфокальная микроскопия и спектроскопия или сканирующая зондовая микроскопия.

Данный атомно-силовой микроскоп снимает топографию поверхности, способен при низких температурах сканировать площадь поверхностью до 20 микрон, а при комнатной температуре до 25 мк. Среди достоинств: не требует заливки жидкого гелия; рабочий диапазон: 4 - 150 К.

Илья Климовских
Заведующий лабораторией
Александр Фролов 🥼
Младший научный сотрудник

Направления исследований

Магнитные и немагнитные топологические изоляторы

+
Магнитные и немагнитные топологические изоляторы
Топологические изоляторы (ТИ) привлекают интерес благодаря особенностям электронной структуры и ряду новых физических эффектов, недавно открытых для данных объектов. Благодаря спиновой поляризации и топологической защищенности поверхностных состояний ТИ представляют собой очень эффективную систему для применений в спинтронике и квантовых компьютерах. Недавнее открытие фазы собственного магнитного топологического изолятора в материалах на основе (Mn(Bi,Sb)2Te4)((Bi,Sb)2Te3)n, а также EuSn2As2 позволило объединить магнетизм и топологию в одном соединении и наблюдать квантовый аномальный эффект Холла при достаточно высоких температурах. Такие материалы являются объемными ферромагнетиками или антиферромагнетиками в зависимости от стехиометрии и легирования. На базе данных материалов и наблюдаемых уникальных эффектах уже теоретически предложены десятки прототипов устройств. Однако для эффективного применения магнитных топологических изоляторов в устройствах необходимо решить ряд задач. Большой интерес вызывает возможность использования топологически -защищённых состояний в технологии сверхпроводящих кубитов. Предсказано, что, в условиях наведённой сверхпроводимости, на поверхность поверхности топологического изолятора может возникают содержать фермионы майорановского типа, которые будут иметь неабелеву статистику. При этом, кубиты на основе таких состояний рассматриваются как защищённые от локальных источников декогеренции, следовательно, экспериментальная реализация такой системы представляет собой важную исследовательскую задачу.

Графен-содержащие и другие 2D системы

+
Графен-содержащие и другие 2D системы
В настоящее время имеется значительное число работ, посвященных исследованию особенностей электронной структуры графена в области точки Дирака и созданию электронных и спиновых устройств на основе графена. При этом использование графена в качестве активного элемента электроники, спинтроники и квантовых вычислений до сих пор остается сильно ограниченным ввиду необходимости модификации электронной структуры графена. Недавно было показано, что контакты графена с магнитными и/или тяжелыми металлами приводят к образованию уникальных особенностей в электронной и спиновой текстуре, позволяющей реализовать целый набор эффектов (квантовый аномальный и спиновый эффекты Холла, спин-торк эффект и др.). В связи с этим, задачей лаборатории является изучение электронной и спиновой структуры графена при контакте с различными материалами, а также выращенного на различных подложках, в том числе полупроводниковых (например, SiC-6H) с перспективой создания прототипов устройств. Помимо этого, будут изучены такие перспективные двумерные системы как черный фосфор (black phosphorus), ультратонкие пленки Bi, проявляющие топологические свойства.

Ферро- и антиферромагнитные, а также сверхпроводящие 4f соединения

+
Ферро- и антиферромагнитные, а также сверхпроводящие 4f соединения
Соединения редкоземельных элементов имеют большое прикладное значение, включая использование таких материалов в качестве источников постоянного магнитного поля в генераторах энергии и электродвигателях, для хранения информации, а также в электронике и спинтронике. Огромное количество работ посвящено изучению необычных свойств 4f материалов касательно их объема, при этом процессами, протекающими на границах раздела, фактически пренебрегают. Между тем, свойства поверхности и интерфейсов могут сильно отличаться от объемных свойств материалов, и это следует учитывать при создании новых функциональных структур нанометровых размеров. Исследования направлены на понимание того, чем определяется электронная структура и поведение магнитных моментов вблизи поверхностей и интерфейсов в зависимости от характеристик материалов, формирующих интерфейс.

Публикации и патенты

Routes for the topological surface state energy gap modulation in antiferromagnetic MnBi2Te4
Shikin A.M., Makarova T.P., Eryzhenkov A.V., Usachov D.Y., Estyunin D.A., Glazkova D.A., Klimovskikh I.I., Rybkin A.G., Tarasov A.V.
Q2 Physica B: Condensed Matter 2023 цитирований: 0
Contact of the intrinsic magnetic topological insulator Mn(Bi,Sb)2Te4 with a superconducting Pb film
Estyunin D.A., Makarova T.P., Kokh K.A., Tereshchenko O.E., Shikin A.M., Klimovskikh I.I.
Q1 Physical Review B 2022 цитирований: 0
Electronic Structure of Pb Adsorbed Surfaces of Intrinsic Magnetic Topological Insulators
Klimovskikh I.I., Estyunin D.A., Makarova T.P., Tereshchenko O.E., Kokh K.A., Shikin A.M.
Q1 Journal of Physical Chemistry Letters 2022 цитирований: 1
Impact of Co Atoms on the Electronic Structure of Bi2Te3 and MnBi2Te4 Topological Insulators
Makarova T.P., Estyunin D.A., Fil’nov S.O., Glazkova D.A., Pudikov D.A., Rybkin A.G., Gogina A.A., Aliev Z.S., Amiraslanov I.R., Mamedov N.T., Kokh K.A., Tereshchenko O.E., Shikin A.M., Otrokov M.M., Chulkov E.V., et. al.
Q3 Journal of Experimental and Theoretical Physics 2022 цитирований: 0
Electronic Structure of Magnetic Topological Insulators Mn(Bi1 –xSb x)2Te4 with Various Concentration of Sb Atoms
Glazkova D.A., Estyunin D.A., Klimovskikh I.I., Makarova T.P., Tereshchenko O.E., Kokh K.A., Golyashov V.A., Koroleva A.V., Shikin A.M.
Q2 JETP Letters 2022 цитирований: 1
Electronic and Spin Structures of Intrinsic Antiferromagnetic Topological Insulators of the MnBi2Te4(Bi2Te3) m Family and Their Magnetic Properties (Brief Review)
Shikin A.M., Estyunin D.A., Glazkova D.A., Fil’nov S.O., Klimovskikh I.I.
Q2 JETP Letters 2022 цитирований: 0
Native point defects and their implications for the Dirac point gap at MnBi2Te4(0001)
Garnica M., Otrokov M.M., Aguilar P.C., Klimovskikh I.I., Estyunin D., Aliev Z.S., Amiraslanov I.R., Abdullayev N.A., Zverev V.N., Babanly M.B., Mamedov N.T., Shikin A.M., Arnau A., de Parga A.L., Chulkov E.V., et. al.
Q1 npj Quantum Materials 2022 цитирований: 12
Open Access
Open access
Modulation of the Dirac Point Band Gap in the Antiferromagnetic Topological Insulator MnBi2Te4 due to the Surface Potential Gradient Change
Shikin A.M., Estyunin D.A., Zaitsev N.L., Glazkova D.A., Klimovskikh I.I., Fil’nov S.O., Rybkin A.G., Kokh K.A., Tereshchenko O.E., Zvezdin K.A., Zvezdin A.K.
Q3 Journal of Experimental and Theoretical Physics 2022 цитирований: 2
Non-monotonic variation of the Kramers point band gap with increasing magnetic doping in BiTeI
Shikin A.M., Rybkina A.A., Estyunin D.A., Klimovskikh I.I., Rybkin A.G., Filnov S.O., Koroleva A.V., Shevchenko E.V., Likholetova M.V., Voroshnin V.Y., Petukhov A.E., Kokh K.A., Tereshchenko O.E., Petaccia L., Di Santo G., et. al.
Q1 Scientific Reports 2021 цитирований: 1
Open Access
Open access
Sample-dependent Dirac-point gap in MnBi2Te4 and its response to applied surface charge: A combined photoemission and ab initio study
Shikin A.M., Estyunin D.A., Zaitsev N.L., Glazkova D., Klimovskikh I.I., Filnov S.O., Rybkin A.G., Schwier E.F., Kumar S., Kimura A., Mamedov N., Aliev Z., Babanly M.B., Kokh K., Tereshchenko O.E., et. al.
Q1 Physical Review B 2021 цитирований: 15
Dirac cone manipulation via bismuth and oxygen intercalation underneath graphene on Re(0001)
Gogina A.A., Klimovskikh I.I., Estyunin D.A., Filnov S.O., Shikin A.M.
Q4 AIP Conference Proceedings 2021 цитирований: 0
Modification of the Electronic Structure of Quasi-Free-Standing Graphene by the Adsorption and Intercalation of Mn Atoms
Gogina A.A., Rybkin A.G., Shikin A.M., Tarasov A.V., Petaccia L., Di Santo G., Eliseyev I.A., Lebedev S.P., Davydov V.Y., Klimovskikh I.I.
Q3 Journal of Experimental and Theoretical Physics 2021 цитирований: 2
Nature of the Dirac gap modulation and surface magnetic interaction in axion antiferromagnetic topological insulator MnBi 2Te 4
Shikin A.M., Estyunin D.A., Klimovskikh I.I., Filnov S.O., Schwier E.F., Kumar S., Miyamoto K., Okuda T., Kimura A., Kuroda K., Yaji K., Shin S., Takeda Y., Saitoh Y., Aliev Z.S., et. al.
Q1 Scientific Reports 2020 цитирований: 37
Open Access
Open access
Tunable 3D/2D magnetism in the (MnBi2Te4)(Bi2Te3) m topological insulators family
Klimovskikh I.I., Otrokov M.M., Estyunin D., Eremeev S.V., Filnov S.O., Koroleva A., Shevchenko E., Voroshnin V., Rybkin A.G., Rusinov I.P., Blanco-Rey M., Hoffmann M., Aliev Z.S., Babanly M.B., Amiraslanov I.R., et. al.
Q1 npj Quantum Materials 2020 цитирований: 82
Open Access
Open access
A new approach for synthesis of epitaxial nano-thin Pt5Gdalloy via intercalation underneath a graphene
Rybkin A.G., Rybkina A.A., Tarasov A.V., Pudikov D.A., Klimovskikh I.I., Vilkov O.Y., Petukhov A.E., Usachov D.Y., Estyunin D.A., Voroshnin V.Y., Varykhalov A., Di Santo G., Petaccia L., Schwier E.F., Shimada K., et. al.
Q1 Applied Surface Science 2020 цитирований: 1
Александр Михайлович Шикин, Анна Алексеевна Рыбкина, Артем Геннадиевич Рыбкин, Илья Игоревич Климовских, Пётр Николаевич Скирдков
RU2677564C1, 2019

Партнёры

Адрес лаборатории

Долгопрудный, Институтский переулок, 9
Необходимо авторизоваться.