Тип проекта: РФФИ «Аспиранты»
Название проекта: «Флуктуации ядерных спинов при микрокельвиновых температурах»
Руководитель проекта: Р. В. Чербунин
№ РФФИ: 19-32-90084
Начало проекта: 2019
Конец проекта: 2021
Исполнители:
В. М. Литвяк
Аннотация: Флуктуации ядерных спинов являются основным источником деполяризации электронного спина в гетероструктурах. Спектр ядреных флуктуаций определяется теми взаимодействиями, в которых участвуют спины ядер: диполь-дипольное, сверхтонкое и квадрупольное. Контролируя параметры гетероструктуры и условия эксперимента можно добиться подавления или усиления тех или иных механизмов взаимодействия, что в свою очередь приводит к изменению спектра ядерных спиновых флуктуаций и их влияния на спин электрона. В данной работе предполагается воздействовать на спектр ядерных спиновых флуктуаций путем их глубокого оптического охлаждения. Как показали многочисленные исследования, оптическая накачка с последующим адиабатическим размагничиванием позволяет понизить ядерную спиновую температуру до микрокелькин при температуре решетки порядка 4 К. Влияние такого глубокого охлаждения на спектр спиновых флуктуаций экспериментально не изучено, но теоретически есть различные предпосылки для того, чтобы данное влияние было сильным, включая предсказание ядерного магнитного полярона - устойчивой квазичастицы, состоящей из поляризованного электронного спина и поляризованных спинов ядер.
Annotation: Fluctuations of nuclear spins are the main source of depolarization of the electron spin in heterostructures. The spectrum of nucleus fluctuations is determined by the interactions in which the spins of the nuclei are involved: dipole-dipole, hyperfine, and quadrupole. By controlling the parameters of the heterostructure and the experimental conditions, one can achieve the suppression or enhancement of one or another interaction mechanisms, which in turn leads to a change in the spectrum of nuclear spin fluctuations and their influence on the electron spin. In this paper, we intend to influence the spectrum of nuclear spin fluctuations by deep optical cooling. As numerous studies have shown, optical pumping followed by adiabatic demagnetization makes it possible to lower the nuclear spin temperature to a microkelkin at a lattice temperature of about 4 K. The effect of such deep cooling on the spin fluctuation spectrum has not been studied experimentally, but theoretically there are various prerequisites for this effect to be strong including the prediction of a nuclear magnetic polaron — a stable quasiparticle consisting of a polarized electron spin and polarized nuclei.
Название проекта: «Флуктуации ядерных спинов при микрокельвиновых температурах»
Руководитель проекта: Р. В. Чербунин
№ РФФИ: 19-32-90084
Начало проекта: 2019
Конец проекта: 2021
Исполнители:
В. М. Литвяк
Аннотация: Флуктуации ядерных спинов являются основным источником деполяризации электронного спина в гетероструктурах. Спектр ядреных флуктуаций определяется теми взаимодействиями, в которых участвуют спины ядер: диполь-дипольное, сверхтонкое и квадрупольное. Контролируя параметры гетероструктуры и условия эксперимента можно добиться подавления или усиления тех или иных механизмов взаимодействия, что в свою очередь приводит к изменению спектра ядерных спиновых флуктуаций и их влияния на спин электрона. В данной работе предполагается воздействовать на спектр ядерных спиновых флуктуаций путем их глубокого оптического охлаждения. Как показали многочисленные исследования, оптическая накачка с последующим адиабатическим размагничиванием позволяет понизить ядерную спиновую температуру до микрокелькин при температуре решетки порядка 4 К. Влияние такого глубокого охлаждения на спектр спиновых флуктуаций экспериментально не изучено, но теоретически есть различные предпосылки для того, чтобы данное влияние было сильным, включая предсказание ядерного магнитного полярона - устойчивой квазичастицы, состоящей из поляризованного электронного спина и поляризованных спинов ядер.
Annotation: Fluctuations of nuclear spins are the main source of depolarization of the electron spin in heterostructures. The spectrum of nucleus fluctuations is determined by the interactions in which the spins of the nuclei are involved: dipole-dipole, hyperfine, and quadrupole. By controlling the parameters of the heterostructure and the experimental conditions, one can achieve the suppression or enhancement of one or another interaction mechanisms, which in turn leads to a change in the spectrum of nuclear spin fluctuations and their influence on the electron spin. In this paper, we intend to influence the spectrum of nuclear spin fluctuations by deep optical cooling. As numerous studies have shown, optical pumping followed by adiabatic demagnetization makes it possible to lower the nuclear spin temperature to a microkelkin at a lattice temperature of about 4 K. The effect of such deep cooling on the spin fluctuation spectrum has not been studied experimentally, but theoretically there are various prerequisites for this effect to be strong including the prediction of a nuclear magnetic polaron — a stable quasiparticle consisting of a polarized electron spin and polarized nuclei.
Publications:
- V. M. Litvyak, R. V. Cherbunin, V. K. Kalevich, A. I. Lihachev, A. V. Nashchekin, M. Vladimirova and K. V. Kavokin, Warm-up spectroscopy of quadrupole-split nuclear spins in n-GaAs epitaxial layers, Phys. Rev. B 104, 235201 (2021)
- 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)
Russian (Russia) 
English (United Kingdom)