Лаборатория физики магнитных гетероструктур и спинтроники для энергосберегающих информационных технологий

Необходимо авторизоваться.

Научные исследования в лаборатории проводятся по следующим основным направлениям:

- Новые материалы наномагнетизма и спинтроники

- Однофотонные источники на базе 1D и 2D материалов

- Низкотемпературная фотолюминесценция и комбинационное рассеяние света

- Фундаментальный магнетизм и оптомагнетизм

- Сверхбыстрый магнетизм, в видимом и ТГц диапазоне

- Магнонные логические элементы на основе многолучевого оптического возбуждения спиновых волн

- Фундаментальная спинтроника

- Прикладная спинтроника.

- Развитие научных и технологических основ оперативной памяти MRAM, STT-MRAM и микроволновых спинтронных устройств

- Робототехника, искусственный интеллект и нейроморфные алгоритмы

- Квантовые информационные технологии

Сайт лаборатории МФТИ

Сайт лаборатории Российского Квантового Центра

  1. Криогенные исследования
  2. Магнитооптические эффекты Керра и Фарадея
  3. Ферромагнитный резонанс (ФМР) (FMR)
  4. Фотолюминесценция
  5. Спектроскопия методом накачка-зондирование

Для исследований повторяющихся процессов, временами порядка 10^(-9)-10^(-11) секунды, используется метод «накачка-зондирование», в котором два синхронизированных импульсных лазерных пучка приходят на образец. Первый из них, накачка, возбуждает процесс, а второй, зондирование соответственно, детектирует наведённые изменения в образце. Меняя относительное время прихода лазерных импульсов накачки и зондирования на образец, мы можем измерять процессы во временном разрешении, причём чем короче длительность лазерных импульсов, тем меньше временного разрешения можно добиться.

Данная экспериментальная установка позволяет проводить измерения множества процессов во временном разрешении. Основным направлением исследования на данный момент являются исследования динамики намагниченности, возбуждаемые с помощью различных магнитооптических эффектов, таких как обратный эффект Фарадея (ОЭФ), обратный эффект Коттона-Мутона (ОЭКМ) и так далее. При этом детектирование производится с помощью прямого эффекта Фарадея, то есть детектируется поворот поляризации. Кроме этого, проводятся эксперименты на различных двумерных материалах (например углеродные нанотрубки) по измерению изменения коэффициента пропускания.

Область исследований данной техники довольно широка. Для каждого эксперимента возможна индивидуальная настройка и перестройка оптической схемы.

Установка по исследованию магнитных тонких пленок методом ферромагнитного резонанса и Фарадеевского вращения. С помощью установки исследуются магнитооптические свойства магнитных материалов любого состава и толщины в широком диапазоне температур. В состав установки входят криостат замкнутого цикла с компактным хвостовиком и образцом в вакууме и температурный контроллер LakeShore 336. Предусмотрена возможность измерения напряжения обратного спинового эффекта Холла с помощью нановольтметра Keithley 2182A и/или синхронного усилителя SR860 (on/off модуляция СВЧ сигнала).
Используется для получения спектров в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне. Три решетки с двумя модулями с возможностью переключения между ними из них: 2d-матрица для видимого диапазона и линейка InGaAs для ближнего инфракрасного диапазона.

Лазер используется для резонансного возбуждения в составе установки для исследования оптических свойств низкоразмерных микро- и нанообъектов в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Основное направление исследований — комбинационное рассеяние света и фотолюминесцентная спектроскопия.

Александр Чернов 🥼 🤝
Заведующий лабораторией
Клещ Виктор
Виктор Клещ
Старший научный сотрудник
Пахомов Александр Сергеевич
Александр Пахомов 🤝
Научный сотрудник
Костюченко Надежда
Надежда Костюченко
Научный сотрудник
Шуклин Федор
Федор Шуклин
Научный сотрудник
Бахметьев Максим
Максим Бахметьев
Научный сотрудник
Юлия Щепелева 🤝
Специалист
Купчинская Надежда
Надежда Купчинская
Младший научный сотрудник
Коларь Стас
Стас Коларь
Аспирант

Направления исследований

Источники одиночных фотонов на основе углеродных нанотрубок

+
В рамках данного направления проводятся исследования генерации одиночных фотонов в одиночных функционализированных одностенных углеродных нанотрубках, интегрированных с оптическими наноструктурами, а также исследования генерации связных фотонных пар в наноструктурах на основе тонких пленок из углеродных нанотрубок. Помимо научного интереса, связанного с изучением фундаментальных свойств однофотонных процессов в углеродных нанотрубках, данные исследования могут привести к созданию коммерческих образцов источников одиночных фотонов и созданию платформы для оптических квантовых технологий. Данные исследования проводятся совместно с научными группами Сколтеха и ИТМО. Основными задачами направления, являются: создание и изучение источников одиночных фотонов на основе углеродных нанотрубок; разработка технологии генерации и детектирования одиночных фотонов в системах на основе углеродных нанотрубок; отработка новых оптических и электролюминесцентных методов исследования для интеграции излучателя и создания прототипа однофотонного источника.

Двумерные материалы для квантовых технологий

+
В области двумерных материалов: были исследованы новые методы наноструктурирования дихалькогенидов переходных металлов. Проведена интеграция двумерных слоев с метаповерхностями. Измерены их линейные и нелинейные оптические свойства и подтвержден резонансный отклик в отдельных спектральных диапазонах. Взаимодействие атомарно тонких Ван-дер-Ваальсовых полупроводников с магнитными подложками позволяет дополнительно контролировать присущую двумерным слоям долинную степень свободы и обеспечивает перспективную платформу для разработки новых долинных электронных устройств для обработки и хранения информации. Была исследована фотолюминесценция в гетероструктурах монослоя MoSe2 и тонких пленок ферримагнитного граната [2D Materials 10.1088/2053-1583/ac3887]. Изучены болометрический и термоэлектрический эффекты на туннельном барьере при инфракрасном фотодетектирование в гетероструктурах на основе графена [npj 2D Materials and Applications 10.1038/s41699-024-00470-z]. Особенности оптических свойств гомо и гетероструктур на основе двумерных материалов использованы для обнаружения различных фаз вещества.

Опто- и квантовая спинтроника

+
Ученые группы разработали концепцию оптомагнонного логического элемента на двух интерферирующих спиновых волнах. Исследователи также продемонстрировали подход к реализации магнонного логического вентиля на основе многолучевого оптического возбуждения спиновых волн в пленке магнитного диэлектрика. При использовании численной модели был также разработан сверхбыстрый оптомагнонный логический вентиль XNOR, основанный на интерференции спиновых волн. Разработанный элемент продемонстрировал высокий контраст, быстродействие и отсутствие омических потерь и в дальнейшем может быть использован для создания более сложных магнонных логических элементов [PhysRevApplied.18.054038].

Магнетизм в наноматериалах и гетероструктурах

+
Магнитооптика в 2D-материалах и гетероструктурах при низких температурах – направление, которое также включает исследования спин-орбитального взаимодействия и эффектов, индуцированных близостью поверхностей. В 2020 году созданы экспериментальные установки по изучению магнитных и оптических свойств материалов при температурах до 4 К и сверхбыстрой магнитной динамики с использованием фемтосекундных импульсов. В 2021 году получен групповой грант РНФ на проведение исследований в области управления спектром спиновых волн короткими лазерными импульсами. В 2022 году продемонстрирован подход для реализации магнонных логических вентилей на основе многолучевого оптического возбуждения спиновых волн.

Публикации и патенты

Найдено 

Партнёры

Адрес лаборатории

Научный переулок, 4к1, Долгопрудный, Московская область
Необходимо авторизоваться.