Аннотация результатов, полученных в 2019 году
1) Разработана теория переноса спина в ансамбле локализованных носителей заряда, связанных обменным взаимодействием. Проанализирована конкуренция прыжков электронов между центрами локализации с испусканием и поглощением фононов, обменного и сверхтонкого взаимодействий в динамике спинов. Показано, что в ансамбле из конечного числа локализованных электронов за счёт эффекта спиновой блокады спиновая поляризация степенным образом спадает на больших временах. https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.100.075409 2) Построена теория спиновых флуктуаций ансамбля центров окраски в карбиде кремния при наличии внешнего магнитного поля и радиочастотного возбуждения. Рассчитаны спектры спиновых шумов. Показано, что, помимо модификации спектра спонтанных спиновых флуктуаций, радиочастотное возбуждение приводит к стимулированным флуктуациям, синхронным с гармониками радиочастотного поля. https://arxiv.org/abs/1910.13167 3) Развита теория линейно-циркулярного дихроизма междузонного поглощения света в двумерных кристаллах дихалькогенидов переходных металлов в условиях двух- и трехфотонного поглощения. Выполнены расчеты соответствующих коэффициентов поглощения в рамках двухзонной модели. Показано, что в рамках этой модели трехфотонное возбуждение приводит к генерации экситонов с проекцией углового момента огибающей волновой функции l_z=\pm 2. 4) Разработана теория энергетического спектра теллура. Расчеты дисперсии зон выполнены как в рамках метода функционала плотности, так и в рамках kp-теории возмущений с эффективным гамильтонианом, полученным методом инвариантов. Для ряда частных случаев получены аналитические выражения для дисперсии электронов и дырок, включая формулы для эффективных масс носителей заряда и коэффициентов при линейных по волновому вектору членов в энергетическом спектре зон. 5) Построена теория экситонного транспорта в монослоях дихалькогенидов переходных металлов в условиях их взаимодействия с неравновесными фононами. Получены и решены дрейфово-диффузионные уравнения, описывающие распространение экситонов при наличии фононного ветра и эффекта Зеебека. Описано наблюдаемое экспериментально экситонное гало – кольцеобразный пространственный профиль плотности экситонов. https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.100.045426 6) Рассчитаны электронные, дырочные и экситонные состояния в наносистемах на основе халькогенидов свинца в методе сильной связи. Предложен метод учета электрон-дырочного обменного взаимодействия в рамках метода сильной связи. Рассчитана тонкая структура основного экситонного состояния в квантовых точках из PbS, обусловленная конкуренцией долинных одночастичных расщеплений и межчастичного обменного взаимодействия. Результаты расчетов хорошо описывают экспериментальные данные по температурной зависимости спектров люминесценции одиночных коллоидных квантовых точек. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b02937 7) Разработана процедура расчета оптических свойств нанокристаллов встроенных в широкозонную диэлектрическую матрицу. Данный метод применен к квантовым точкам Si в матрице SiO2. Показано, что при высокоэнергетическом оптическом поглощении (фотовозбуждении горячих носителей), пограничные с квантовой точкой слои диэлектрической матрицы могут вносить существенный вклад в сечение поглощения всей системы. https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2019/FD/C9FD00090A#!divAbstract 8) Построена теория резонансного взаимодействия света с изгибными колебаниями двумерных мембран. Показано, что в зависимости от отстройки от резонанса эффективная сила натяжения мембраны, индуцированная падающим электромагнитным полем, может быть как положительной, так и отрицательной, приводя в первом случае к разглаживанию мембраны и во втором случае к переходу мембраны в скомканное состояние. https://arxiv.org/abs/1907.02010

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
1) Выведен эффективный гамильтониан, описывающий тонкую структуру дефекта со спином 3/2 в деформированном карбиде кремния. Продемонстрировано, что статическая деформация в нулевом магнитном поле приводит к перенормировке расщепления между подуровнями с проекциями спина \pm 1/2 и \pm 3/2 на гексагональную ось. Во внешнем магнитном поле деформация приводит к смешиванию спиновых состояний, различающихся по проекции спина на 1 или 2, и приводит к антипересечению уровней. Разработана теоретическая модель оптического спинового выстраивания и формирования сигнала оптически детектируемого магнитного резонанса для центров со спином 3/2 во внешнем магнитном поле. 2) Найдена параметризация kp-гамильтониана объемного теллура, согласующаяся с атомистическими расчетами в методе функционала плотности. Из атомистических расчетов определены величины деформаций, при которых запрещенная зона закрывается и формируются вейлевские узлы, выведен гамильтониан 2x2, описывающий дисперсию вблизи этих узлов. 3) Рассчитан линейно-циркулярный дихроизм многофотонного поглощения и степень долинной ориентации носителей заряда в рамках двумерной дираковской модели. Продемонстрировано, что степень долинной ориентации является универсальной функцией энергии фотоэлектрона, отсчитанной от дна зоны проводимости. 4) Выполнен численный расчет на основе решения уравнения Шреденгера в пространстве волновых векторов фактора Зоммерфельда, описывающего влияние кулоновского взаимодействие на коэффициент поглощения света при переходе в континуум в случае, когда потенциал взаимодействия электрона и дырки описывается моделью Рытовой-Келдыша. Проанализировано изменение ответа при учете непараболичности зон. 5) Построена теория дальнодействующего обменного взаимодействия и долинной динамики экситонов в ван-дер-ваальсовых гетероструктурах на основе дихалькогенидов переходных металлов. Выполнены расчеты расщепления в зависимости от волнового вектора экситона и диэлектрического окружения монослоя, а также рассчитана скорость долинной деполяризации экситонов. Показано, что в зависимости от параметров структуры времени затухания долинной поляризации может варьироваться до 7 раз. https://arxiv.org/abs/2010.01352 6) Продемонстрирована эквивалентность «трионного» и «ферми-поляронного» подходов к расчету оптических свойств легированных двумерных кристаллов в случае низкой плотности электронного газа. Рассчитаны оптические спектры легированных монослоев дихалькогенидов переходных металлов при наличии магнитного поля и перенормировка g-фактора триона за счет поляризации электронного газа. https://arxiv.org/abs/2004.13484 7) Рассчитан коэффициент диффузии экситонов с учетом эффекта ионизации экситонов, в том числе при наличии электронного газа малой плотности. Показано, что с ростом концентрации экситонов коэффициент диффузии убывает. Описаны экспериментальные данные по экситонному транспорту в гетероструктурах Ван-дер-Ваальса на основе монослоев дихалькогенидов переходных металлов и гексагонального нитрида бора, полученные в университете Регенсбурга, Германия. 8) Рассчитано оптомеханическое натяжение двумерной кристаллической мембраны под действием поляризованного света, падающего по нормали к плоскости кристалла. Показано, что в зависимости от знака отстройки частоты от резонанса излучение может приводить как к разглаживанию, так и скомкиванию кристалла. Исследована поляризационная зависимость эффекта и его влияние на фазовый переход мембраны в скомканное состояние. 9) Теоретически предсказан новый тип полярона – межслоевой экситонный полярон, в котором изгибная деформация решетки в двухслойных атомарно-тонких кристаллах возникает за счет кулоновского притяжения электрона и дырки, находящихся в разных слоях. Выполнены расчеты энергии связи и эффективной массы межслоевого полярона в режимах слабой и сильной связи в зависимости от параметров структуры и расстояния между слоями. https://arxiv.org/abs/2009.02793 10) На основе метода сильной связи и модели конфигурационного взаимодействия рассчитаны кулоновские эффекты в квантовых точках PbS разных размеров и с разной формой поверхности. Показано, что тонкая структура экситонных состояний обусловлена конкуренцией одночастичных долинных расщеплений и обменного кулоновского взаимодействия между электроном и дыркой. 11) Развита модель тонкой структуры экситонных состояний в монослойной квантовой яме GaN/AlN. Рассчитано расщепление между светлыми и тёмными экситонными состояниями, а также оценено спин-орбитальное расщепление экситонных уровней. 12) В рамках метода матрицы плотности рассчитана спиновая динамика электрона во внешнем магнитном поле в квантовой точке, помещённой в нульмерный микрорезонатор. Исследован режим сильной связи фотона, плененного в резонаторе, и триона, и проанализировано влияние интенсивного света на спиновую прецессию электрона. https://arxiv.org/abs/2008.06442

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
1) Построена теория тонкой структуры энергетического спектра оптически активных возбужденных состояний спиновых центров, связанных с кремниевыми вакансиями в SiC, определены правила отбора при оптических переходах и исследовано влияние деформации на структуру состояний и правила отбора. На основе сопоставления с экспериментальными данными определена структура возбужденных состояний для всех кремниевых вакансий в политипе 6H-SiC. https://arxiv.org/abs/2107.06989 2) Развита теория спиновой динамики одиночных вакансий Zn в ZnSe, индуцированной сверхтонким, обменным и спин-орбитальным взаимодействиями. Проведено сравнение теории с данными эксперимента, выполненного в Техническом университете Дортмунда (Германия). https://www.nature.com/articles/s43246-021-00198-z 3) Построена теория квантового эффекта Зенона для спинов одиночных электронов в квантовых точках, помещенных в микрорезонатор. Рассчитаны скорости спиновой релаксации, спектры и биспектры спинового шума электрона, вычислена скорость накопления квантовой информации при непрерывном измерении. 4) Получено точное решение для ядерной спиновой динамики в модели центрального спина в приближении ящика во внешнем магнитном поле и предсказана возможность генерации сжатых и многочастично запутанных ядерных спиновых состояний. https://arxiv.org/abs/2012.03872 5) Построена теория эффекта спиновой ориентации дырки в квантовой точке за счет электрического тока, протекающего по туннельно связанному с ней баллистическому квантовому проводу. Механизм ориентации связан с реализацией хиральных состояний дырок в таких структурах. Выполнены оценки эффекта для наноструктур на основе классических полупроводников: Si, Ge и GaAs. https://arxiv.org/abs/2107.06741 6) Описаны результаты экспериментов, выполненных в университете Регенсбурга (Германия) по квантовому транспорту экситонов в атомарно-тонких кристаллов. Показано, что эффект слабой локализации экситонов приводит к резкому понижению коэффициента диффузии с увеличением температуры при низких температурах. https://arxiv.org/abs/2107.11168 7) Построена модель тонкой структуры экситонных состояний в деформированных атомарно-тонких кристаллов, рассчитаны два основных вклада в расщепление радиационного дублета, связанных с дальнодействующим и короткодействующим электрон-дырочным обменным взаимодействием. 9) В рамках усовершенствованного нами метода конфигурационного взаимодействия рассчитана тонкая структура экситонных состояний в квантовых точках PbS. Выполнены атомистические расчеты g-факторов носителей заряда и экситонов. Продемонстрирована значительная чувствительность эффекта Зеемана к форме квантовой точке и числу атомов в ней. 11) Найдены параметры kp-модели для атомарно тонких квантовых ям GaN/AlN. Рассчитаны экситонные состояния, в том числе определены расщепления между светлыми и тёмными состояниями. Проведено сравнение теории с данными эксперимента, выполненного ФТИ им. А. Ф. Иоффе. 12) Предложен аналог эффекта храповика в ансамбле резонансных излучателей – квантовых ям или квантовых точек, взаимодействующих с волноводной модой. Эффект обусловлен модуляцией резонансных частот во времени и проявляется в пространственной асимметрии заселённостей излучателей при пространственно-симметричной оптической накачке. https://arxiv.org/abs/2109.09731