Топ 8: важнейших результатов

1. Установлено, что энергетический спектр сверхпроводящих купратов в псевдощелевой фазе при всех температурах состоит из когерентных дырочных возбуждений на Ферми арках и электронного кармана в центре зоны Бриллюэна. 

Ответственный исполнитель: Тейтельбаум Г.Б. (КФТИ КазНЦ РАН)
Соавтор: Горьков Л.П. (Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН, Национальная лаборатория сильных магнитных полей, Таллахасси, Флорида, США)

При наступающем с понижением температуры зарядовом упорядочении носители на Ферми арках сильно рассеиваются на флуктуациях, связанных с волнами зарядовой плотности, их подвижность быстро падает и основная роль в транспортных свойствах переходит к носителям из электронного кармана. Предложенная модель эволюции спектра позволяет решить известную проблему смены знака холловского коэффициента в сильных магнитных полях при понижении температуры.


Схематическое изображение поверхности Ферми сверхпроводящих купратов. Сплошные красные линии соответствуют Ферми аркам, центрированным вблизи четырех нодальных точек (±p/2, ±p/2) зоны Бриллюэна. Красным пунктиром указаны те участки Ферми поверхности, заселить которые дырками невозможно из-за энергетической щели в (заштрихованные участки зоны Бриллюэна). Qx – структурный вектор волны зарядовой плотности. Небольшой электронный карман в центре зоны изображен в виде серого кружка.

Публикации:

  1. Gor’kov L.P., Teitel’baum G.B.: Two regimes in conductivity and the Hall coefficient of underdoped cuprates in strong magnetic fields. J. Phys.: Condens. Matter 26, 042202 (2014)
  2. Gor’kov L.P., Teitel’baum G.B.: Two-component energy spectrum of cuprates in the pseudogap phase and its evolution with temperature and at charge ordering. Sci. Rep. 5, 8524 (2015)

2. Новые возможности фотонного эха. Определение зеемановских и псевдо-штарковских расщеплений оптических линий по форме эхо-отклика.

Исполнители: Лисин В.Н., Шегеда А.М., Самарцев В.В.



Предложен и реализован новый метод спектроскопии для измерения зеемановских и псевдо-штарковских расщеплений частот оптических переходов. При этом величина измеряемых расщеплений на несколько порядков меньше неоднородной ширины линии и спектральной ширины лазерного импульса. Показано, что если во время излучения эхо-отклика подействовать на систему импульсом магнитного или электрического поля, то временная форма эха модулируется. Частота модуляции, с хорошей точностью совпадает с величиной зеемановского или псевдо-штарковского расщепления (см. рисунок) в поле, равном амплитуде поля импульса.

Таким способом  были измерены зеемановские расщепления линии 4I15/2 D 4F9/2 примесного иона Er3+  в двух кристаллических матрицах LuLiF4 и YLiF4 [1, 2] и псевдо-штарковское расщепление R1-линии иона Сr3+ в рубине [3].

Публикации:

  1. Lisin V.N., Shegeda A.M. Modulation of the Shape of the Photon Echo Pulse by a Pulsed Magnetic Field: Zeeman Splitting in LuLiF4:Er3+ and YLiF4:Er3+. JETP Lett., 96, 298–302 (2012)

  2. Lisin V.N., Shegeda A.M., Samartsev V.V. The application of the weak magnetic field pulse to measure g-factors of ground and excited optical states by a photon echo method.: Laser Phys. Lett. 12, 025701(6pp) (2015)

  3. Lisin V.N., Shegeda A.M., Samartsev V.V. Definition of Shifts of Optical Transitions Frequencies due to Pulse Perturbation Action by the Photon Echo Signal Form. EPJ Web of Conferences 103, 07004 (2015)

3. Определение с помощью МСМ латерального распределения упругих напряжений, вызванных механической деформацией.

Авторы: Бухараев А.А., Бизяев Д.А., Нургазизов Н.И., Чукланов А.П., Гумаров Г.Г., Чирков В.В.



Методом магнитно-силовой микроскопии (МСМ) показано, что за счет магнитоупругого эффекта нанесенные на подложку микрочастицы пермаллоя чувствительны к локальным упругим напряжениям, вызванным механической деформацией подложки. Анализ экспериментальных и смоделированных МСМ изображений от микрочастиц (см. рисунок), позволил определить величину наведенной локальной магнитоупругой анизотропии в каждой из микрочастиц, покрывающих всю поверхность образца. Эти данные подтверждены с помощью сканирующего магнитополяриметра. Полученные результаты МСМ измерений могут использоваться для определения с высоким пространственным разрешением латерального распределения в подложке значений компонент тензора механических напряжений.

Публикации:

  1. Бухараев А.А.: Труды XIX Международного симпозиума “Нанофизика и наноэлектроника”, 10–14 марта 2015 г., т. 1. c. 231–232. Нижний Новгород 2015.

  2. Biziyaev D.A., Bukharaev A.A., Kandrashkin Yu.E., Gorev R.V., Mingalieva L.V., Mironov V.L., Nurgazizov N.I., Khanipov T.F.: Abstracts of the International Сonference “Modern Development of Magnetic Resonance”, September 22–26, 2015, p. 54–55. Kazan 2015.

  3. Чукланов А.П., Нургазизов Н.И., Бизяев Д.А., Ханипов Т.Ф., Бухараев А.А., Петухов В.Ю., Чирков В.В., Гумаров Г.Г.: 19-ая Международная научная школа “Когерентная оптика и оптическая спектроскопия”, 5–7 октября 2015. Сборник статей, с. 223–227. Казань 2015. 

4. Разработан метод создания напряженных и сильно легированных донорной примесью слоев германия на полупроводниковых и изолирующих подложках. 

Руководитель: Баязитов Р.М. (КФТИ КазНЦ РАН)
Исполнители: Баталов Р.И., Файзрахманов И.А. (КФТИ КазНЦ РАН)
Со-исполнители: Ивлев Г.Д. (БГУ, Минск, Беларусь)



Метод включает ионно-лучевое распыление германия и последующую наносекундную лазерную обработку осажденных слоев. Данный метод перспективен для микро- и оптоэлектроники при создании быстродействующих транзисторов, светодиодов и фотоприемников в ближней ИК-области. Получены пленки Ge с высоким уровнем растягивающей деформации (до 1%), низким сопротивлением и высокой концентрацией электронов проводимости (до 5$1020 см–3), превышающей равновесную растворимость примесей и значения, полученные при традиционных термических обработках.

Публикации:

  1. Новиков Г.А., Баталов Р.И., Баязитов Р.М., и др. Оптическая диагностика лазерно-индуцированных фазовых превращений в тонких пленках германия на кремнии, сапфире и кварце // ЖТФ, 85, №3, 89–95 (2015)

  2. Новиков Г.А., Баталов Р.И., Баязитов Р.М., и др.: Импульсная модификация пленок германия на подложках кремния, сапфира и кварца: Структура и оптические свойства // ФТП, 49, №6, 746–752 (2015)

  3. Novikov H.A., Bayazitov R.M., Batalov R.I., Faizrakh­manov I.A., Ivlev G.D., Prokop’ev S.L.: // Proceedings of Third Asian School-Conference on Physics and Technology of Nanostructured Materials (Dalnauka), Vladivostok, Russia, 19–26 August, 2015, p. 255–256.

  4. Баталов Р.И., Баязитов Р.М., Ивлев Г.Д.: Труды 2-й Российско-Белорусской конференции “Элементная база отечественной радиоэлектроники: импортозамещение и применение” им. О. В. Лосева, Нижний Новгород, 17–19 ноября 2015, с. 140–144. 

 

5. Разработаны теоретические основы применения импульсных методов двойного электронного парамагнитного резонанса для исследования структуры неупорядоченных систем, в частности, биологических систем.

Руководитель: Салихов К.М.
Исполнители: Хайруждинов И.Т., Зарипов Р.Б.

Нами последовательным образом учтены перекрывание спектров ЭПР спиновых меток, перекрывание спектров возбуждения СВЧ импульсами при формировании наблюдаемых сигналов в экспериментах по двойному электронному резонансу. Полученные результаты позволяют с большей точностью измерять современными методами ЭПР расстояния между спиновыми зондами, пространственную “архитектуру” спиновых меток. Показано, что учет эффектов перекрывания спектров спиновых меток имеет особенно большое значение при исследовании групп из трех и более спиновых меток. Результаты данной работы могут оказать заметное влияние на развитие “ЭПР кристаллографии” биологических систем и других некристаллических объектов.

Публикации:

  1. Salikhov K.M., Khairuzhdinov I.Т., Zaripov R.B. Three-pulse ELDOR theory revisited. Appl. Magn. Reson. 45, 573–619 (2014)

  2. Salikhov K.M., Khairuzhdinov I.Т. Four-Pulse ELDOR Theory of the spin 1/2 label pairs extended to overlapping EPR spectra and to overlapping pump and observer excitation bands. Appl. Magn. Reson. 46, 57–83 (2015) 

6. Обнаружено влияние магнитного поля на локальные состояния, индуцированные электрическим полем 

Руководитель: Мамин Р.Ф.


Обнаружено сильное влияние магнитного поля на локальные состояния, индуцированные электрическим полем иглы атомного силового микроскопа, в образцах лантан стронциевых манганитов. Состояния обладают избыточным зарядом и проявляют пьезоэлектрические свойства. При записи состояний в слабых магнитных полях (0.1–0.3 Т) электрический потенциал от индуцированной области увеличивается в 2–3 раза. Предложена модель, описывающая возникновение таких магнитоэлектрических свойств локальных состояний, обладающих пьезоэлектрическими свойствами.

Лаборатория физики перспективных материалов и лаборатория физики и химии поверхности, (КФТИ КазНЦ РАН), открытая лаборатория “Новые материалы для квантовых технологий” (КФУ).

Публикация результатов:

  1. Mamin R.F., Strle J., Bizyaev D.A., Yusupov R.V., Kabanov V.V., Kranjec A., Borovsak M., Mihailovic D., Bukharaev A.A. Influence of magnetic field on locally electric-field-induced polar states in manganites. Appl. Phys. Lett. 107, 192906 (2015)


Важнейшие результаты, готовые к практическому применению


7. Создан опытный образец скважинного прибора для сканирования диэлектрических свойств породы.

Руководитель работ: Фаттахов Я.В.
Исполнители: Шагалов В.А., Фахрутдинов А.Р., Хабипов Р.Ш., Галялтдинов М.К., Фаррахов Б.Ф., Аникин А.Н., Симонов А.О.

Разработанный прибор для сканирования диэлектрических параметров пород основан на методе волнового диэлектрического каротажа. Разность фаз, распространяющегося в породе высокочастотного электромагнитного сигнала, принятого разнесенными приемными катушками зависит от электрических свойств породы. Измеряя разность фаз можно определить диэлектрическую проницаемость пород в которых распространяется электромагнитное поле, то есть можно отличить нефтенасыщенные породы от водонасыщенных. Работоспособность прибора обеспечивается при гидростатическом давлении до 80 МПа и температурах до 130 °С.

Лаборатории методов медицинской физики КФТИ КазНЦ РАН и КФУ.

Публикация результата:

  1. Фаттахов Я.В., Шагалов В.А., Фахрутдинов А.Р., Анашкин В.Н., Хабипов Р.Ш., Галялтдинов М.К., Фаррахов Б.Ф., Карсалова Н.А.: Разработка скважинного прибора для сканирования диэлектрических свойств породы. Казанский физико-технический институт им. Е. К.Завойского 2013. Ежегодник. Казань: КФТИ КазНЦ РАН, 2014, 219 с

8.  Новый способ изготовления оптического термометрического устройства на основе полимера

Руководитель: Степанов А.Л.
Исполнители: Галяутдинов М.Ф., Валеев В.Ф., Нуждин В.И., Фаррахов Б.Ф., Фаттахов Я.В.

Предложен и реализован новый способ изготовления оптического термометрического устройства на полимерной матрице путем формирования на ней дифракционных периодических микроструктур методом низкоэнергетической высокодозовой имплантацией ионами металла через поверхностную маску. В результате применения ионной имплантации, на поверхности полимера получены тонкопленочные дифракционные решетки с периодически изменяемым комплексным показателем преломления, который обеспечивается областями, содержащими ионно-синтезированные металлические наночастицы. Измерение температуры данным устройством осуществляется регистрацией бесконтактным методом изменения дифракции Фраунгофера от зондирующего светового пучка вследствие теплового расширения или сжатия полимера.
Подобные устройства находят свое применение для температурного мониторинга и контроля в вакуумных технологических процессах микроэлектроники (осаждение тонких пленок, травление микроструктур, и т.п.), взаимодействия газоразрядной плазмы и пучков заряженных частиц, для измерения температуры в сложных условиях (высокие электрические потенциалы, электромагнитные помехи, фоновое неравновесное излучение, при работе в агрессивных средах и т.д.)



Рис. Пример. Схема функционирования термометрического устройства, демонстрирующая принцип измерения температуры T по контролю углового перераспределения дифракционных максимумов Dj на экране, возникающее при изменение геометрических размеров решетки в процессе ее нагрева или охлаждения.

Публикации по теме работы:

  1. А.Л. Степанов, В.И. Нуждин, В.Ф. Валеев, М.Ф. Галяутдинов, Ю.Н. Осин, Способ изготовления дифракционной решетки на полимерной основе, Патент РФ на изобретение № 2566371, 2015;
  2. А.Л. Степанов, В.И. Нуждин, В.Ф. Валеев, М.Ф. Галяутдинов, Ю.Н. Осин Дифракционная решетка на полимерной основе, Патент РФ на изобретение № 2561197, 2015.
  3. М.Ф. Галяутдинов, В.И. Нуждин, Я.В. Фаттахов, Б.Ф. Фаррахов, В.Ф. Валеев, Ю.Н. Осин, А.Л. Степанов, Формирование периодической дифракционной структуры на основе полиметилметакрилата с наночастицами серебра методом ионной имплантации, Письма ЖТФ, в печати.