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 проекта 22-22-00926

НазваниеМоделирование физических свойств поверхностей, тонких пленок и гетероструктур сильно-коррелированных соединений никелатов с перовскитной структурой RNiO3.

Руководитель Леонов Иван Васильевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-201 - Теория конденсированного состояния

Ключевые слова Сильно-коррелированные системы, переход металл-диэлектрик, поверхность, тонкие пленки, гетероструктуры, электронная структура, магнитные переходы, теория функционала плотности, DFT, теория динамического среднего поля, DFT+DMFT

Код ГРНТИ29.19.03

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Представленный проект направлен на решение актуальных задач микроскопического моделирования физических свойств поверхностей, тонких пленок и гетероструктур серии сильно-коррелированных соединений никелатов с перовскитной структурой RNiO3 (R - редкоземельный ион) для приложений микро- и наноэлектроники. Соединения никелатов с перовскитной структурой RNiO3 являются одним из ярких примеров систем, в которых корреляционные эффекты играют определяющую роль в формировании электронных, магнитных и решеточных свойств. Как результат, свойства данных материалов проявляют большую чувствительность к малым изменениям внешних параметров, что является отражением сложного, непертурбативного (не поддающегося описанию в рамках теории возмущения) взаимодействия между электронными и решеточными степенями свободы. Поэтому в данных системах наблюдается обширное многообразие фаз (электронных, магнитных и структурных) и эффектов упорядочения (спинового, орбитального и/или зарядового). В частности, в серии соединений RNiOn, n=2-3, наблюдается как формирование диэлектрического мотт-хаббардовского состояния с зарядовым и спиновым упорядочением ионов никеля (в RNiO3), так и коллективизированного магнитного и сверхпроводящего состояния (RNiO2). Объяснение свойств RNiOn с n=2-3 является крайне актуальным и интересным как в плане фундаментальных исследований, так и в рамках возможных технологических приложений в микро-, опто- и наноэлектронике, для создания высокочувствительных датчиков, сверхбыстрых переключателей, накопителей энергии и т.д. Особый интерес для исследований представляет микроскопическое описание физических свойств поверхностей RNiOn (n=2-3), тонких пленок ((RNiOn)m/SrTiO3, и т.д.) и гетероструктур ((RNiOn)m/(LaAlO3)m, m=1,2.., и т.д.), моделирование влияния эффектов квантового ограничения, переноса заряда, эпитаксиальной деформации, стехиометрии и т.д. на их электронные и магнитные свойства. Несмотря на значительный экспериментальный прогресс в изучении свойств подобных систем, микроскопическое описание их свойств на основе стандартных зонных подходов остаётся проблематичным. Проект нацелен на разработку и внедрение новых подходов микроскопического моделирования физических свойств гибридных сильно-коррелированных материалов в рамках передового метода DFT+DMFT, объединяющего теорию функционала электронной плотности (DFT) и теорию динамического среднего поля (DMFT). В рамках данного проекта будут исследованы электронные, магнитные и решёточные свойства поверхностей, тонких пленок и гетероструктур серии соединений никелатов RNiOn (n=3, R = Pr, La, Sr, Ca). Основной целью проекта является изучение влияния эффекта статических (в рамках метода DFT+U) и динамических кулоновских корреляций и многочастичных эффектов (в рамках метода DFT+DMFT), на электронную структуру, магнитные и решеточные свойства данных соединений. Полученные результаты позволят ответить на ряд фундаментальных вопросов, касающихся особенностей электронных, магнитных и спектральных свойств данных систем, описать явления квантового ограничения и переноса заряда, объяснить влияние подложки на свойства системы, объяснить формирование коллективизированных магнитного состояния в LaNiO3. Будет дано описание эволюции данных свойств с изменением стехиометрии (дефицит по кислороду) и легировании (R/La/Sr/Ca); объяснена взаимосвязь между магнитными и решеточными степенями свободы, а также дано объяснение механизмов структурной стабильности, что необходимо для успешной оптимизации полезных свойств данных соединений в рамках разработки материалов с заданными свойствами.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---