Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Номер договора
11.G34.31.0067
Период реализации проекта
2011-2015

По данным на 01.11.2022

47
Количество специалистов
308
научных публикаций
7
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Лаборатория создана с целью изучения спиновых токов, порождаемых светом в полупроводниковых структурах. Такие исследования способны заложить основы для новых логических устройств, в которых информация будет кодироваться спином частиц или поляризацией света. Таким образом, в частности, в результате работы лаборатории может появиться принципиально новое поколение компьютеров, существенно увеличиться пропускная способность опто-волоконных кабелей, а значит, появятся новые возможности сети интернет.

Название проекта: Фундаментальные исследования поляритонных систем на основе полупроводниковых микрорезонаторов с квантовыми ямами с целью разработки и проверки принципов создания элементов оптической памяти и логики на основе этих систем


Цели и задачи

Направления исследований: Полупроводниковые наноструктуры и микрорезонаторы как базовые объекты для новых информационных устройств

Цель проекта: Исследование оптических и спиновых свойств свето-материальных квазичастиц, экситонных поляритонов, в полупроводниковых микрорезонаторах для создания новых опто-электронных приборов

Практическое значение исследования

Научные результаты:

  1. Методами ближнепольной оптической интерферометрии люминесценции конденсата была экспериментально продемонстрирована возможность задания в кольцевом токе экситон-поляритонного конденсата слабой связи в полупроводниковом микрорезонаторе на основе AlGaAs в форме цилиндрического пиллара.
  2. Показано, что используя сильную обратную связь в электронно-ядерной спиновой системе в однократно заряженных квантовых точках, можно привести неоднородный ансамбль электронных спинов в состояние с одночастотной ларморовской прецессией в поперечном магнитном поле. При этом высокопериодическое оптическое возбуждение приводит к сильному уменьшению амплитуды флуктуаций ядерной спиновой системы и к увеличению времени жизни электронной спиновой поляризации.
  3. Была получена минимальная величина ядерной спиновой температуры менее 1 мкК, достигнутой в результате адиабатического размагничивания в постоянном магнитном поле во вращающейся системе координат.
  4. Была разработана методика изготовления устройства, демонстрирующего бозе-эйнштейновскую конденсацию экситонных поляритонов на основе MoSeпри использовании оптической накачки при криогенной температуре.
  5. Разработана уникальная экспериментальная методика спектроскопии спинового шума, позволяющая изучать поведение ядерных спинов внутри кристаллического вещества. Методика позволяет осуществлять невозмущающую томографию спиновой динамики парамагнитных сред с оптическим разрешением. Техника применима для бесконтактной векторной магнитометрии внешних и внутренних магнитных полей в образцах. Спектроскопия спиновых шумов успешно применена для исследования пространственных и спектральных корреляций спиновых ансамблей, в том числе для исследования статистических характеристик новейшего источника лазерного излучения – поляритонного лазера.
  6. Предложен новый тип лазера – бозонный каскадный лазер, излучающий субмиллиметровые электромагнитные волны. Эти волны имеют широкое применение в телекоммуникациях и медицине. Обычный лазер основан на эффекте стимулированного излучения, то есть на бозе-стимуляции оптического перехода, а в предложенном лазере эффект бозе-стимуляции используется дважды: один раз для стимуляции оптического перехода образом, второй – для формирования макроскопически заселенного излучающего состояния, что должно значительно улучшить характеристики бозонного лазера.
  7. Экспериментально получен незатухающий кольцевой ток сверхтекучей свето-жидкости. Полученное состояние является макроскопическим проявлением квантовых законов, аналогично сверхпроводимости и сверхтекучести. Благодаря своей свето-материальной природе полученное состояние имеет обширные перспективы применения в квантовых симуляторах и оптических компьютерах.
  8. Открыт новый эффект долгоживущей оптической памяти в полупроводниковой структуре на основе записи информации в спиновой системе с помощью стимулированного фотонного эха в магнитном поле. В этом методе перенос информации из оптического поля в спиновую систему происходит непосредственно и при помощи эффекта стимулированного фотонного эха. В зависимости от экспериментальных условий и выбора структуры время хранения информации может варьироваться от пикосекунд до десятков наносекунд.

Внедрение результатов исследования:

  • Получены два патента на полезные модели «Излучатель терагерцовых электромагнитных волн» и «Устройство для получения когерентных терагерцовых электромагнитных волн».
  • Зарегистрированы две заявки на полезные модели и заявка на патент на изобретение.

Образование и переподготовка кадров:

  • Разработаны 5 спецкурсов для студентов магистратуры и бакалавриата: «Спиновая динамика полупроводниковых наноструктур», «Техника и компьютеризация оптического эксперимента», «Электрические свойства полупроводников», «Сверхбыстрая спектроскопия полупроводниковых гетероструктур», «Физика и технология эпитаксиальных систем».
  • Организована научная стажировка в лаборатории для магистрантов и аспирантов.
  • Подготовлены и защищены 2 докторские и 7 кандидатских диссертаций, 12 выпускных квалификационных работ магистра.
  • В лаборатории ежегодно проводится около 40 научных семинаров.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

Построены и полностью оборудованы три криогенные оптические лаборатории.

Другие результаты:

Научный руководитель лаборатории А.В. Кавокин является председателем и организатором многих международных научных конференций, а также сопредседателем научного форума «Наука будущего – наука молодых».

Сотрудничество:

  • Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук (Россия): совместные международные проекты и научные публикации.
  • Саутгемптонский университет (Великобритания): совместные научные исследования и публикации.
  • Westlake Institute for Advanced Study (Китай): совместные научные исследования.

Также лаборатория сотрудничает с Техническим университетом Дортмунда (Германия), Университетом Монпелье 2 (Франция), Университетом Крита (Греция).

Скрыть Показать полностью
Y. C. Balas , E. S. Sedov , G. G. Paschos , Z. Hatzopoulos, H. Ohadi , A. V. Kavokin , and P. G. Savvidis
Stochastic Single-Shot Polarization Pinning of Polariton Condensate at High Temperatures, Phys.Rev.Letters, т.128, вып., стр.117401, 2022
Evgeny Sedov, Vladimir Lukoshkin, Vladimir Kalevich, Zacharias Hatzopoulos, Pavlos Savvidis, and Alexey Kavokin
«Persistent Currents in Half-Moon Polariton Condensates», ACS Photonics 7, 1163-1170. (2020)
Vasilii V. Belykh, Dmitri R. Yakovlev, Mikhail M. Glazov, Philipp S. Grigoryev, Mujtaba Hussain, Janina Rautert, Dmitry Dirin, Maksim V. Kovalenko, and Manfred Bayer
Coherent spin dynamics of electrons and holes in CsPbBr3 perovskite crystals, Nature Commun. 10, 673 (2019)
Alexey Kavokin and Pavlos Lagoudakis
Exciton-polariton condensates: Exciton-mediated superconductivity, Nature Materials 15, 599 (2016).
Sven Hoefling and Alexey Kavokin
A historic experiment redesigned, Nature 514, 313 (2014)
L. Langer, S.V. Poltavtsev, I.A. Yugova, M. Salewski, D.R. Yakovlev, G. Karczewski, T. Wojtowicz, I.A. Akimov, and M. Bayer
“Photon echoes retrieved from semiconductor spins: access to basis for long-term optical memories”, Nature Photonics 8, 851-857 (2014)
A. V. Kavokin
“Polaritons: The rise of the bosonic laser”, Nature Photonics 7, 591-592 (2013)
Alexey Kavokin
Bosonic condensates: Polariton pendulum, Nature Physics 8, 183–184 (2012)
Новости лаборатории
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Понедельник , 15.12.2014
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория фотоники функциональных наноматериалов

Национальный исследовательский университет ИТМО - (ИТМО)

Нанотехнологии

Санкт-Петербург

Демир Хилми Волкан

Турция

2021-2023

Лаборатория 3D печати функциональных наноматериалов

Национальный исследовательский университет ИТМО - (ИТМО)

Нанотехнологии

Санкт-Петербург

Кумачева Евгения Эдуардовна

Канада

2019-2021

Лаборатория «Светоизлучающие углеродные квантовые наноструктуры»

Национальный исследовательский университет ИТМО - (ИТМО)

Нанотехнологии

Санкт-Петербург

Рогач Андрей

Германия

Ушакова Елена Владимировна

Россия

2018-2020