ИСТИНА

Проект посвящен исследованию энергетического спектра нетривиальных электронных состояний в Pb1-xSnxTe(In). Ранее было установлено, что в рассматриваемых полупроводниковых материалах появляются локальные электронные состояния, положение которых «привязано» к квазиуровню Ферми. Было показано, что эти состояния отвечают за терагерцевую фотопроводимость, однако энергетический спектр данных состояний ранее детально не исследовался. Кроме того, Pb1-xSnxTe в определенном диапазоне составов является топологическим кристаллическим изолятором, на поверхности которого существуют проводящие состояния с дираковским законом дисперсии. То, как проявляются эти состояния в различных физических явлениях, остается открытым вопросом. В данном проекте будут детально изучаться оба вида этих нетривиальных состояний в Pb1-xSnxTe(In). Основным методом исследования будет магнитоспектроскопия (циклотронный резонанс, межзонное магнитопоглощение, примесное магнитопоглощение), дополнительно будут проводиться транспортные исследования и исследования фотопроводимости. В рамках проекта также будут выполнены расчеты зонной структуры, уровней Ландау и энергий переходов, что необходимо для идентификации наблюдаемых спектральных особенностей. Ожидается, что данные исследования дадут новую информацию об указанных нетривиальных состояниях, что позволит определить их свойства и внести большую ясность в понимание их природы. В конечном итоге это даст возможность перейти к разработке высокочувствительных фотоприемников терагерцевого диапазона.

The project is devoted to the investigation of the energy spectrum of nontrivial electronic states in Pb1-xSnxTe (In). Previously, it was found that in this semiconductor material there are local electronic states which positions are "binded" to the quasiFermi level. It was shown that these states are responsible for terahertz photoconductivity. However, the energy spectrum of these states was not studied in detail. Besides, Pb1-xSnxTe is a topological crystalline insulator in a certain range of compositions, and it has nontrivial conducting states with a Dirac dispersion law on its surface. The way these states manifest themselves in various physical phenomena remains an open question. In this project, both types of these nontrivial states in Pb1-xSnxTe(In) will be studied in detail. The main method of investigation will be magnetospectroscopy (cyclotron resonance, interband magnetoabsorption, impurity magnetoabsorption). Magnetotransport and photoconductivity studies will be additional methods. Also in this project the band structure, the Landau levels, and the transition energies will be calculated, which is necessary to identify the spectral features. It is expected that these studies will provide new information on the nontrivial states in Pb1-xSnxTe. This will allow us to determine their properties and make greater clarity in understanding their nature. Ultimately, these studies will pave the way to the development of high-sensitivity photodetectors in the terahertz range.

Будут определены тип проводимости, концентрация носителей заряда и подвижность в имеющихся образцах и образцах, выращенных в ходе выполнения проекта. Это необходимо для поиска подходящих для проведения магнитооптических экспериментов образцов. Будет развита модель описания зонных спектров Pb1-xSnxTe, рассчитаны уровни Ландау и энергии переходов для конкретных структур. Будут исследованы спектры фотопроводимости в Pb1-xSnxTe(In) в отсутствии магнитного и при наличие его. Будут получены данные об оптической ширине запрещенной зоны, что будет использоваться в качестве дополнительной проверки теоретической модели. Также будет выявлено наличие или отсутствие ТГц-фотопроводимости в конкретных образцах. Основной результат проекта будет связан с исследованиями спектров циклотронного резонанса и магнитопоглощения в Pb1-xSnxTe(In) в классических и квантующих магнитных полях как при фиксированной длине волны излучения и развертке магнитного поля, так и методом Фурье-спектроскопии. Будет выполнен анализ положения линий и их интенсивностей. Будут идентифицированы наблюдаемые переходы на основании результатов теоретических расчетов. Это позволит выявить тривиальные внутризонные и межзонные переходы и обнаружить в спектрах магнитопоглощения необычные особенности, связанные как с локальными электронными состояниями, привязанными к квазиуровню Ферми, так и с топологическими поверхностными состояниями. В конечном итоге, данные исследования дадут новую информацию об этих состояниях.