Диссертации, представленные на защиту и подготовленные в НИУ ВШЭ

Диссертационное исследование посвящено теоретическому исследованию сверхпроводящего диодного эффекта в гибридных структурах на основе сверхпроводника и топологического изолятора. В ходе выполнения работы было впервые исследовано основное сверхпроводящее состояние в гибридной структуре сверхпроводник/ ферромагнетик/ топологический изолятор. Показана возможность появления диодного эффекта в такой системе. Кроме того, проведен всесторонний анализ параметров, влияющих на эффективность диодного эффекта. Показана возможность наблюдения анизотропного Джозефсоновского диодного эффекта в присутствии варпинга Ферми поверхности топологического изолятора. Предложен эксперимент, в котором можно наблюдать данный эффект.

Диссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию электронно-транспортных свойств джозефсоновских контактов на основе нанокристаллов топологических изоляторов. В основе исследования лежит индуцирование сверхпроводящих корреляций из сверхпроводника в топологический изолятор, проявляющее уникальные особенности электронных свойств материала. Была разработана и реализована специализированная установка для синтеза монокристаллов топологических изоляторов методом физического осаждения из газовой фазы (PVD) с двузонным индукционным нагревом. Установка позволяет контролировать дефицит селена дихалькогенида висмута Bi2(Te𝑥Se1−𝑥)3влияющего на положение уровня Ферми. Получены ультратонкие нанокристаллы Bi2(Te𝑥Se1−𝑥)3с нестехиометрическим содержанием селена Bi2Te2.3Se0.7. На основе полученных нанокристаллов впервые изготовлены субмикронные планарные джозефсоновские контакты Nb-Bi2Te2.3Se0.7-Nb различной геометрии. Теоретический анализ данных о проводимости, а также анализ температурной зависимости критического тока указывает на баллистический характер переноса заряда через нанокристаллы Bi2Te2.3Se0.7. Джозефсоновские контакты Nb- Bi2Te2.3Se0.7-Nb в присутствии внешнего высокочастотного излучения демонстрируют исчезновение первой ступеньки Шапиро в диапазоне частот изучения от 1 ГГц до 2 ГГц. Проведённый теоретический расчет с использованием tRSJ модели демонстрирует, что такое поведение может свидетельствовать о присутствии вклада 4𝜋-периодичной компоненты в сверхток как минимум на уровне 5%.

Основной целью данной работы является исследование краевой электрической проводимости в квантовых ямах теллурида ртути для получения доказательств или противоречий геликальной природе краевых состояний. Научная значимость полученных результатов заключается в полученной новой информации относительно свойств электронного транспорта в квантовых ямах теллурида ртути, имеющей критическую важность для решения фундаментального вопроса о том, является ли данная система реализацией концепции двумерного топологического изолятора, а также вопроса о неизвестном эффективном механизме рассеяния, нарушающем топологическую защиту.С точки зрения практической значимости, крайняя чувствительность краевых состояний двумерных топологических изоляторов к магнитному полю может быть использована для создания датчиков/приборов, работа которых основана на данном свойстве.