Проект 19-52-12043

Тип проекта: РФФИ-ННИО_а
Название проекта: «Воздействие охлаждения ядерных спинов на спиновую когерентность носителей»
Руководитель проекта: К. В. Кавокин
№ РФФИ: 19-52-12043
Начало проекта: 2019
Конец проекта: 2022
Исполнители:
Р. В. Чербунин
В. К. Калевич
С. Ю. Вербин
М. С. Кузнецова
М. Ю. Петров
В. М. Литвяк
Б. Ф. Грибакин
А. Е. Евдокимов

Аннотация: Спиновые флуктуации ядер решётки являются одним из основных факторов, ограничивающих время жизни спиновой когерентности носителей заряда в полупроводниковых структурах. С другой стороны, ядерная спиновая система является тепловым резервуаром, хорошо изолированным от решётки, но связанным со спинами носителей заряда сверхтонким взаимодействием. Адиабатическое размагничивание ядерной спиновой системы металлов используется в криогенной технике для достижения ультранизких температур. В полупроводниках глубокое охлаждение ядерных спинов может быть достигнуто оптической накачкой через динамическую поляризацию ядерных спинов фотовозбуждёнными электронами. Задачей проекта является исследование возможности использовать глубокое охлаждение ядерных спинов для увеличения времени существования спиновой когерентности носителей заряда, взаимодействующих с ядерной спиновой системой.

Annotation: Spin fluctuations of lattice nuclei are known to be one of the main factors limiting the coherence lifetime of charge carriers in semiconductor structures. On the other hand, the nuclear spin system provides a heat bath which is well isolated from the crystal lattice but coupled to carrier spins by the hyperfine interaction. The adiabatic demagnetization of the nuclear spin system is used in cryogenics for reaching ultra-low temperatures. In semiconductors, deep cooling of nuclear spins can be reached by optical pumping via the dynamic polarization of nuclear spins by photoexcited electrons. The objective of this project is to investigate the possibility of using the deep cooling of nuclear spins to increase the spin coherence lifetime of charge carriers interacting with the nuclear spin system.

Publications:

  1. А.Е. Евдокимов, М.С. Кузнецова, А.В. Михайлов, К.В. Кавокин and Р.И. Джиоев, Релаксация электронного спина и резонансное охлаждение ядерных спинов в структурах GaAs : Mn, ФТП 55, 9, 738 (2021)
  2. Mladen Kotur, Daniel O. Tolmachev, Valentina M. Litvyak, Kirill V. Kavokin, Dieter Suter, Dmitri R. Yakovlev and Manfred Bayer, Ultra-deep optical cooling of coupled nuclear spin-spin and quadrupole reservoirs in a GaAs/(Al,Ga)As quantum well, Commun Phys 4, 193 (2021)
  3. M. Vladimirova, D. Scalbert, M. S. Kuznetsova and K. V. Kavokin, Electron-induced nuclear magnetic ordering in n-type semiconductors, Phys. Rev. B 103, 205207 (2021)
  4. B F Gribakin, R V Cherbunin and K V Kavokin, Estimation of the magnitude of the Ruderman-Kittel interaction in 3d and 2d GaAs crystals, J. Phys.: Conf. Ser. 1482, 012001 (2020)
  5. M. S. Kuznetsova, J. Rautert, K. V. Kavokin, D. S. Smirnov, D. R. Yakovlev, A. K. Bakarov, A. K. Gutakovskii, T. S. Shamirzaev and M. Bayer, Electron-nuclei interaction in the X valley of (In,Al)As/AlAs quantum dots, Phys. Rev. B 101, 075412 (2020)
  6. A E Evdokimov, M S Kuznetsova, M Yu Petrov, R A Potekhin, Yu P Efimov, S A Eliseev, V A Lovtcius and P Yu Shapochkin, Strongly-coupled electron and nuclear spin systems in InGaAs epilayers, J. Phys.: Conf. Ser. 1199, 012002 (2019)
  7. P. S. Sokolov, M. Yu. Petrov, K. V. Kavokin, M. S. Kuznetsova, S. Yu. Verbin, I. Ya. Gerlovin, D. R. Yakovlev and M. Bayer, Subsecond nuclear spin dynamics in n-GaAs, Phys. Rev. B 99, 075307 (2019)