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 24-22-00174
НазваниеАномальный эффект Холла в сверхпроводниках p-типа и гибридных электрон-экситонных системах
Руководитель Боев Максим Вадимович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл
Конкурс №89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-209 - Низкие температуры и сверхпроводимость
Ключевые слова Анномальный эффект Холла, хиральный сверхпроводник, наноструктуры, двумерный электронный газ, двумерный экситонный газ, анизотропное рассеяние, фононы
Код ГРНТИ29.19.29
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на теоретическое изучение аномального эффекта Холла в сверхпроводниках p-типа и гибридных электрон-экситонных системах. Сверхпроводники p-типа были открыты в конце 20-го века и по настоящий момент активно исследуются как экспериментально, так и теоретически. Ярким представителем сверхпроводников p-типа является рутенат стронция, Sr2RuO4, свойства которого на настоящий момент не до конца изучены, поэтому исследования данного материала являются актуальными. Экспериментально установлено, что в рутенате стронция, пребывающем в сверхпроводящем фазовом состоянии, наблюдается полярный эффект Керра в отсутствие внешнего магнитного поля. Поскольку угол поворота плоскости поляризации света определяется недиагональной (холловской) компонентой тензора проводимости, это означает, что в данном материале недиагональные компоненты тензора проводимости отличны от нуля. Таким образом, в рутенате стронция реализуется аномальный эффект Холла – явление возбуждения поперечного электрического тока в отсутствие внешнего магнитного поля. Необходимым условием возникновения поперечного отклика является нарушение симметрии системы относительно обращения времени. В сверхпроводниках p-типа эта симметрия нарушена в силу свойств параметра порядка. До настоящего времени, поиск микроскопических механизмов поперечного отклика в p-сверхпроводниках сводился к изучению анизотропных процессов рассеяния квазичастиц на примесных центрах. Ключевая идея планируемой работы – теоретическое исследование микроскопических механизмов поперечного отклика в сверхпроводниках p-типа, обусловленных анизотропными процессами рассеяния квазичастиц на фононах при различных температурах. Второй задачей проекта является исследование процессов анизотропного рассеяния нормальных электронов на элементарных возбуждениях Бозе-конденсата фононного типа в бозе-конденсированном газе. Такая постановка задачи может быть реализована в активно изучаемых в настоящее время гибридных системах электронный газ – экситонный бозе-конденсат.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Разработана теория долинного эффекта Холла в гибридной экситон-электронной наноструктуре, сформированной на базе соединений дихалькогенидов переходных металлов. Получены конечные выражения для поперечного электрического тока, возбуждаемого в системе однородным постоянным электрическом полем в области низких температур, при которых экситонный газ находится в сверхтекучем состоянии. Показано, что зависимость эффекта от концентрации электронного газа (т.е. от энергии Ферми) имеет пороговый характер. Численные оценки показывают возможность экспериментального наблюдения долинного эффекта Холла в высокоподвижных гибридных наноструктурах.
По результатам работы подготовлена публикация в журнале Письма в ЖЭТФ.
Публикации
1. Боев М.В., Снегирев А.В. Долинный эффект Холла в двумерной электрон-экситонной системе Письма в ЖЭТФ (год публикации - 2025)
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Построена теория фононного механизма аномального эффекта Холла в сверхпроводнике p-типа при облучении системы однородным переменным электромагнитным полем из двух частотных диапазонов: (i) низкие и (ii) терагерцовые частоты. (i): Исследование поперечного отклика системы основано на квазиклассическом подходе, состоящем в выводе и последующем решении кинетического уравнения Больцмана для квазидвумерного сверхпроводника p-типа. Анализ фононной поправки к холловской проводимости показал, что вклад фононов в эффект максимален при температуре, приблизительно совпадающей с величиной модуля параметра порядка сверхпроводника. Относительный вклад примесного и фононного механизмов аномального эффекта Холла непосредственно зависит от чистоты сверхпроводника и в образцах с достаточно низким удельным сопротивлением сверхпроводника в нормальном состоянии роль фононов в изученном эффекте становится ведущей. (ii): Изучение поперечного отклика сверхпроводника p-типа на высокочастотное электромагнитное поле проведено с помощью методов неравновесной диаграммной техники. Показано, что температурная зависимость фононной поправки к холловской проводимости фактически пропорциональна темперной зависимости энергетической щели сверхпроводника во второй степени. Мнимая и вещественная части недиагональной компоненты тензора проводимости ведут себя немонотонным образов в зависимости от частоты: при определенной частоте электромагнитной волны вещественная часть холловской проводимости демонстрирует резкий пик, в то время как мнимая часть испытывает скачкообразное изменение. Детальный анализ показал, что при данном значении частоты электромагнитного поля эффективное электрон-электронной взаимодействие, обусловленное обменом фононом, максимально усилено.
Результаты исследования опубликованы в ведущих отечественных журналах Письма в ЖЭТФ и ФТТ.
Возможность практического использования результатов
Полученные в ходе реализации проекта фундаментальные научные результаты могут быть использованы при разработке новых наноэлектронных и оптоэлектронных устройств.