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 25-72-10127
НазваниеНеравновесные мезоскопические эффекты в устройствах на основе нанопроводов со сверхпроводящими и магнитными сегментами
Руководитель Скрябина Ольга Викторовна, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" , г Москва
Конкурс №111 - Конкурс 2025 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка молодых ученых»
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-209 - Низкие температуры и сверхпроводимость
Ключевые слова Нанопровода, джозефсоновский контакт, пи-контакт, гибридные сверхпроводящие системы, сверхпроводимость, неравновесная сверхпроводимость, спиновая инжекция, спиновая диффузия, гетероструктуры сверхпроводник/ферромагнетик
Код ГРНТИ29.19.29
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен как на развитие новых технологий создания гибридных многотерминальных сверхпроводниковых микро- и наноструктур на основе нанопроводов, так и на экспериментальное и теоретическое исследование неравновесных квантовых эффектов, проявляющихся на мезоскопических масштабах в квазиодномерных системах. В ходе реализации проекта планируется изучение особенностей зарядового и спинового транспорта в устройствах, изготовленных на основе нанопроводов, состоящих из нормальных, магнитных и сверхпроводящих материалов, а также в виде сегментированных гетероструктур, состоящих из их комбинаций. В частности, планируется всестороннее исследование морфологических и нелокальных электрофизических характеристик изготовленных устройств при низких и сверхнизких температурах (вплоть до 10 мК) и внешних магнитных полях (до 9 Т). После решения технологических задач, характеризации отдельных элементов цепей, получения экспериментальных данных и развития теории предполагается моделирование и реализация прототипов устройств, применимых в сверхпроводниковой микроэлектронике и спинтронике. Данные из научных публикаций, их уровень, а также богатый технологический, экспериментальный и теоретический опыт исполнителей проекта в исследованиях подобных объектов свидетельствуют об актуальности и реализуемости преследуемых целей и поставленных задач. Реализация проекта внесет значительный вклад в развитие мезоскопической физики и нанотехнологий на основе сегментированных нанопроводов.
Ожидаемые результаты
Расширение вариаций элементной базы для сверхпроводниковой цифровой электроники и спинтроники является чрезвычайно актуальной темой.
Ожидается, что в рамках проекта будут разработаны воспроизводимые технологии синтеза массивов нанопроводов, состоящих из магнитных, нормальных и сверхпроводящих сегментов. Будут получены зависимости состава и морфологии нанопроводов от условий темплатного электроосаждения. Также будут разработаны воспроизводимые технологии изготовления микро- и наноустройств для исследования эффектов зарядового и спинового разбаланса на основе отдельных сегментированных нанопроводов, расположенных на кремниевой подложке. Предполагается разработка теоретических методов описания эффектов зарядового и спинового разбаланса в наноструктурах на основе сегментированных нанопроводов. Также будет проведено получение экспериментальных данных о масштабе пространственного распространения зарядового и спинового разбаланса в квазиодномерных системах, изготовленных на основе единичных нанопроводов с сегментами различного состава. Будут предложены способы использования результатов теоретических и экспериментальных исследований для создания функциональных устройств сверхпроводниковой электроники и спинтроники, использующих явления зарядового и спинового разбаланса. К таким устройствам могут относиться спиновый вентиль, диод, эталон вольта, фазовая батарея и др.
Проект позволит разработать оригинальный способ изготовления устройств на основе сегментированных нанопроводов из нормальных, сверхпроводящих и ферромагнитных металлов. По сравнению с подобными тонкопленочными структурами, описанными в научной литературе, нанопровода будут состоять из преимущественно монокристаллических сегментов с высоким качеством границы раздела между ними. При этом варьирование толщины ферромагнитной или нормальной прослойки обеспечит преимущество как при формировании гибридных сверхпроводящих устройств, в которых нанопровод выступает в качестве слабой связи между планарными сверхпроводящими контактами, так и при исследовании электронного транспорта в неравновесных условиях. По итогам проекта мы планируем впервые изготовить квазиодномерные устройства на основе сегментированных нанопроводов различного состава для проведения исследований неравновесных явлений и их применения в микроэлектронике. Мы полагаем, что сочетание энергоэффективности и быстродействия сверхпроводящих элементов и миниатюрности нанопроводов, особенно сегментированных, позволит значительно расширить понимание фундаментальных вопросов, связанных с сверхпроводящей элементной базой. Этот подход является новым (пионерским) и не имеет аналогов в мировой практике.