Архив научных результатов, 2016

Важнейшие результаты законченных исследований

Впервые создан инжекционный гибридный лазер ближнего ИК диапазона для кремниевых оптических соединений (длина волны 0,94−0,99 мкм) с квантовыми ямами InGaAs/GaAs, выращенный на согласованной виртуальной подложке Ge-on-Si (001). Пороговая плотность тока составила 0,46 и 5,5 кА/см2 при 77 и 300 К соответственно. Продемонстрирована выходная мощность до 0,75 Вт при Т= 300 К в импульсном режиме.

Авторы

В. Я. Алешкин, А. А. Дубинов, З. Ф. Красильник, К. Е. Кудрявцев, А. В. Новиков, Е. В. Скороходов, М. В. Шалеев, А. Н. Яблонский, П. А. Юнин, Д. В. Юрасов — ИФМ РАН;
Н. В. Байдусь, С. М. Некоркин, И. В. Самарцев — НИФТИ ННГУ;
Д. А. Павлов, А. А. Сушков — ННГУ;
А. Г. Фефелов — НПП «Салют»

Аннотация

Предложен и исследован вариант GaAs/AlGaAs лазера с несколькими InGaAs квантовыми ямами, выращенными методом газофазной эпитаксии из металлорганических соединений на неотклоненной Si (001) подложке с буферным слоем Ge. Ge/Si виртуальная подложка была выращена в сверхвысоковакуумной установке МПЭ Riber SIVA-21 на неотклоненной подложке Si (001) n-типа (концентрация примеси ~5×1016 см-3).

Затем виртуальная подложка Ge/Si помещалась в установку МОС-гидридной эпитаксии AIX 200RF, где при пониженном давлении (100 мбар) проводился рост лазерной гетероструктуры. Сначала выращивался буферный слой, состоящий из чередующихся слоев AlAs (10 нм)/GaAs (50 нм)/AlAs (10 нм). Предварительные исследования показали, что такие буферные слои обеспечивают зеркальную поверхность, а в сигнале фотолюминесценции — отсутствие линий, связанных с комплексами германия. Это обеспечивается встраиванием тонкого слоя AlAs на границе раздела AlAs/Ge, благодаря чему уменьшается взаимодиффузия атомов из-за высокой энергии связи Al — As.

На буферном слое выращивалась лазерная структура со скоростью роста 1 нм/с. Лазерная структура содержала три квантовые ямы In0. 17Ga0. 83As толщиной 10 нм, расположенные в волноведущем слое GaAs, ограничительные слои Al0. 3Ga0. 7As, буферный и контактные слои.

С применением методов фотолитографии были изготовлены лазерные структуры с шириной активной области 20 мкм и с планарными омическими контактами к n и p слоям GaAs шириной по 200 мкм. Зеркалами служили сколотые грани структуры. На рис. представлены характерная вольт-амперная характеристика и ватт-амперная характеристика лазерных диодов при температуре жидкого азота и при комнатной температуре. При температуре жидкого азота порог генерации стимулированного излучения в лазере был достаточно низкий (пороговая плотность тока — 463 А/см2), что позволило нам наблюдать лазерную генерацию в непрерывном режиме. При комнатной температуре лазер работал только в импульсном режиме (длительность импульса 1 мкс, скважность 400 Гц), и пороговая плотность тока составила 5,5 кА/см2.

Рис. Вольт-амперные характеристики (штриховые кривые) и ватт-амперные характеристики (сплошные кривые) лазерного диода при температуре жидкого азота (1) и при комнатной температуре (2).

Публикации

• V. Ya. Aleshkin, N. V. Baidus, A. A. Dubinov, A. G. Fefelov, Z. F. Krasilnik, K. E. Kudryavtsev, S. M. Nekorkin, A. V. Novikov, D. A. Pavlov, I. V. Samartsev, E. V. Skorokhodov, M. V. Shaleev, A. A. Sushkov, A. N. Yablonskiy, P. A. Yunin, and D. V. Yurasov / Monolithically integrated InGaAs/GaAs/AlGaAs quantum well laser grown by MOCVD on exact Ge/Si (001) substrate // Appl. Phys. Lett. 109, 061111 (2016).

Предложена полнозеркальная модификация схемы Шмидта-Кассегрена и изготовлен телескоп для систем космического мониторинга околоземного пространства с отражательным корректором аберраций для УФ и вакуумного УФ диапазона с рекордными полем зрения (±1,5°) и угловым разрешением (~3″).

Авторы

С. Н. Вдовичев, И. В. Малышев, Н. Н. Салащенко, А. Е. Пестов, В. Н. Полковников, М. Н. Торопов, С. А. Чурин, Н. И. Чхало — ИФМ РАН;
И. Л. Струля—ОАО «Композит»;
М. Н. Брычихин, Ю. А. Пластинин, А. А. Ризванов, Я. О. Эйхорн —ЦНИИмаш

Аннотация

Из-за сильного поглощения и дисперсии оптических констант в вакуумном УФ и УФ диапазонах для систем космического мониторинга используются телескопы Ричи-Кретьена (разновидность схемы Кассегрена). Основным недостатком этой схемы является низкое (±0,5°) поле зрения. Известна схема Шмидта-Кассегрена, которая для увеличения поля зрения использует рефрактивный элемент — корректор аберраций (пластинка Шмидта). В рамках данной работы была предложена и реализована модификация схемы Шмидта-Кассегрена, использующая зеркальный корректор. Ранее телескопы по такой схеме не делались из-за сложности формы отражательного корректора — не осесимметричная асферика 6-го порядка с размахом профиля до 8 мкм. Благодаря достижениям авторов последних лет в области ионно-пучковых методов формообразования прецизионных оптических поверхностей проблема создания такого корректора была решена. На основе этой схемы был создан опытный образец двухканального телескопа, который экспериментально подтвердил заложенные в его основу физические принципы.

Публикации

• M. N. Brychikhin, N. I. Chkhalo, Ya. O. Eikhorn, I. V. Malyshev, A. E. Pestov, Yu. A. Plastinin, V. N. Polkovnikov, A. A. Rizvanov, N. N. Salashchenko, I. L. Strulya, and M. N. Toropov / Reflective Schmidt-Cassegrain system for large-aperture telescopes // Applied Optics 55, 4430 (2016).
• N. I. Chkhalo, I. V. Malyshev, A. E. Pestov, V. N. Polkovnikov, N. N. Salashchenko, M. N. Toropov, and A. A. Soloviev / Problems in the application of null lens for precise measurements of aspheric mirrors // Applied Optics 55, 619 (2016).
• А. К. Акопов, М. Н. Брычихин, Ю. А. Пластинин, А. А. Ризванов, И. Л. Струля, Я. О. Эйхорн, И. В. Малышев, А. Е. Пестов, В. Н. Полковников, М. Н. Торопов, Н. И. Чхало / Высокочувствительный многоканальный телескоп ультрафиолетового и вакуумного ульрафиолетового диапазонов спектра для обнаружения сверхслабых излучений объектов // Космонавтика и ракетостроение 5, 77 (2014).

Продемонстрировано существование нового типа псевдорелятивистских частиц — фермионов Кейна в узкозонных твердых растворах HgCdTe. Показано, что в точке топологического фазового перехода между инвертированной и нормальной зонной структурой «масса покоя» фермионов Кейна меняет знак, в то время как их скорость остается постоянной, что указывает на универсальность их псевдорелятивистского описания в широком интервале температур и составов твердого раствора HgCdTe.

Авторы

С. С. Криштопенко, А. М. Кадыков, М. С. Жолудев, А. В. Иконников, С. В. Морозов, В. И. Гавриленко — ИФМ РАН;
Н. Н. Михайлов. С. А. Дворецкий — ИФП СО РАН;
M. Orlita, C. Fogeras, A.-L. Barra, G. Martinez, M. Potemski — LNCMI, Grenoble;
F. Teppe, M. Marcinkiewicz, S. Ruffenach, C. Consejo, W. Desrat, D. But, W. Knap — Charles Coulomb Laboratory, Montpellier;
J. Ludwig, S. Moon, D. Smirnov — NHMFL, Tallahassee, Florida, USA;
Z. Jiang — Georgia Inst. Of Technology, Atlanta, USA.

Аннотация

Изучены спектры магнитопоглощения и фотопроводимости в терагерцовом диапазоне при температуре 4. 2K объемных эпитаксиальных слоев n-Hg1−xCdxTe различных составов (как с нормальной, так и с инвертированной зонной структурой), выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии. В рамках модели Кейна 8*8 выполнены расчеты уровней Ландау электронов и дырок. Показано, что в отличие от результатов ранних исследований все наблюдаемые резонансные линии связаны с переходами между уровнями Ландау свободных носителей (циклотронный резонанс в зоне проводимости и переходы между уровнями Ландау тяжелых дырок и электронов), что свидетельствует о высокой чистоте и структурном совершенстве образцов.

Рис. 1. (слева) Линейный рост коэффициента поглощения от частоты в бесщелевом твердом растворе Hg0.83Cd0.17Te; (в центре) зависимость уровней энергии от величины магнитного поля;(справа) уровни энергии как функция корня магнитной индукции.

В широком интервале энергий квантов 10−350 мэВ и магнитных полей 0−28 Тл исследованы спектры поглощения образца HgCdTe с составом близким к точке топологического перехода полуметалл-полупроводник. Продемонстрировано существование трехмерных безмассовых фермионов, что проявляется в линейной зависимости от частоты динамической проводимости (коэффициента поглощения) в нулевом магнитном поле и корневой (~B½) зависимости переходов между уровнями Ландау. Такие псевдорелятивистские квазичастицы, названные фермионами Кейна, не сводятся к известным типам релятивистских квазичастиц и до настоящего времени не наблюдались экспериментально ни в одной твердотельной электронной системе.

Зонная структура твердого раствора HgCdTe может непрерывно перестраиваться изменением его состава (доли кадмия) или температуры. При критической концентрации кадмия или температуре ширина запрещенной зоны обращается в ноль, и система претерпевает топологический фазовый переход полуметалл-полупроводник (инвертированная зонная структура сменяется нормальной). Методами длинноволновой ИК магнитоспектроскопии прослежена непрерывная эволюция зонной структуры и фазовый переход при повышении температуры. Показано, что при критической температуре «масса покоя» кейновских фермионов меняет знак, в то время как их скорость (аналог скорости света в вакууме в уравнении Дирака) остается постоянной. Полученное значение скорости (1,07±0,05)*106 м/с неизменно в широком интервале составов твердого раствора и температур, что указывает на универсальность псевдорелятивистского описания фермионов Кейна в твердых растворах HgCdTe.

Рис. 2. a) Значения массы покоя кейновских фермионов на дне зоны для обоих образцов, определенные из магнитооптических данных. b) Зависимость скорости кейновских фермионов от температутуры. c) Зависимость энергии запрещенной зоны от массы покоя кейновских фермионов.

Публикации

• F. Teppe, M. Marcinkiewicz, S. S. Krishtopenko, S. Ruffenach, C. Consejo, A. M. Kadykov, W. Desrat, D. But, W. Knap, J. Ludwig, S. Moon, D. Smirnov, M. Orlita, Z. Jiang, S. V. Morozov, V. I. Gavrilenko, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretskii / Temperature-driven massless Kane fermions in HgCdTe crystals // Nature Communications 7, 12576 (2016).
• M. Orlita, D. M. Basko, M. S. Zholudev, F. Teppe, W. Knap, V. I. Gavrilenko, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretskii, P. Neugebauer, C. Faugeras, A-L. Barra, G. Martinez, M. Potemski./ Observation of three-dimensional massless Kane fermions in a zinc-blende crystal // Nature Physics 10, 233 (2014).
• А. В. Иконников, М. С. Жолудев, В. И. Гавриленко, Н. Н. Михайлов, С. А. Дворецкий / Магнитопоглощение в узкозонных эпитаксиальных слоях HgCdTe в терагерцовом диапазоне // ФТП 47, 1569 (2013).

Искусственное наноструктурирование ферромагнитных пленок применено для стабилизации решеток магнитных скирмионов с высокой плотностью топологического заряда. Экспериментально реализованы решетки скирмионов плотностью 4 µm-2, стабилизированных обменом с вихревой частицей, и плотностью 25 µm-2 в пленках с пространственной модуляцией анизотропии, созданной путем облучения пленки фокусированным ионным пучком

Авторы

М. В. Сапожников, О. Л. Ермолаева, А. А. Фраерман, Е. В. Скороходов, Н. С. Гусев, В. Л. Миронов, С. Н. Вдовичев, С. А. Гусев — ИФМ РАН;
Е. С. Демидов — ННГУ;
Ю. В. Петров — СПбГУ.

Аннотация

Магнитные скирмионы, локализованные магнитные состояния обладающие топологическим зарядом, устойчивые в хиральных магнитных материалах при низких температурах благодаря взаимодействию Дзялошинского-Мория демонстрируют необычные электронно-транспортные свойства. В работе исследована возможность стабилизации решеток магнитных скирмионов в пленках с перпендикулярной анизотропией, таких как сверхрешетки Co/Pt, при комнатной. Аналитически и методами микромагнитного моделирования показано, что в случае периодической модуляции толщины или материальных параметров пленки магнитные скирмионы становятся устойчивыми при комнатной температуре даже в отсутствии взаимодействия Дзялошинского-Мория. Полученные теоретические результаты были проверены экспериментально. Облучение фокусированным пучком ионов Не было использовано для локального уменьшения перпендикулярной магнитной анизотропии Co/Pt пленки. Облученные области диаметром 100нм были упорядочены в решетку с периодом 200 нм. Характерная симметрия неоднородного распределения намагниченности зафиксированная методами магнитосиловой микроскопии и специфическая форма кривых намагниченности пленок свидетельствуют о формирование плотной решетки магнитных скирмионов, плотность топологического заряда составляет 25 µм-2.

Публикации

• M. V. Sapozhnikov and O. L. Ermolaeva // Phys. Rev. 91, 024418 (2015)
• M. V. Sapozhnikov, S. N. Vdovichev, O. L. Ermolaeva, N. S. Gusev, A. A. Fraerman, S. A. Gusev, and Yu. V. Petrov // Applied Physics Letters 109, 042406 (2016)
• S. A. Gusev, M. N. Drozdov, O. L. Ermolaeva, A. A. Fraerman, N. S. Gusev, V. Yu. Mikhailovskii, Yu. V. Petrov, M. V. Sapozhnikov, and S. N. Vdovichev // AIP Conference Proceedings 1748, 030002 (2016);
• M. V. Sapozhnikov // J. Magn. Magn. Mater 396, 338 (2015)
• A. A. Fraerman, O. L. Ermolaeva, E. V. Skorohodov, N. S. Gusev, V. L. Mironov, S. N. Vdovichev, and E. S. Demidov // J. Magn. Magn. Mater. 393, 452 (2015).

Предсказаны и теоретически изучены особенности неоднородной структуры доменных и вихревых фаз, специфичные для киральных сверхпроводников в магнитных полях: сверхпроводящий фазовый переход, пиннинг и подвижность вихрей. Предложена экспериментальная идентификация киральной сверхпроводимости по измерениям транспортных свойств и эффекта Керра в магнитных полях.

Авторы

В. Л. Вадимов, М. А. Силаев, А. В. Самохвалов, А. С. Мельников — ИФМ РАН

Аннотация

В настоящее время высок интерес к исследованию киральных сверхпроводников p-типа. Хотя такая симметрия спаривания не обнаружена ни в одном сверхпроводнике, есть основания полагать, что она имеет место в Sr2RuO4. Предполагается, что симметрия обращения времени в сверхпроводящем состоянии нарушена и куперовские пары имеют орбитальный момент равный единице, а его проекция фиксируется в одном из двух направлений вдоль оси анизотропии кристалла. Однозначной идентификации киральной сверхпроводимости в Sr2RuO4 препятствуют противоречивые экспериментальные данные о краевых токах и доменных стенках, разделяющие области разной киральности параметра порядка. В данной работе показано, что доменные стенки в образце можно генерировать контролируемым образом при помощи неравновесного фазового перехода. Продемонстрировано, что магнитное поле, приложенное к пленке кирального сверхпроводника снимает вырождение основного состояния и восстанавливает симметрию обращения времени. Таким образом при помощи механизма Киббла-Зурека с помощью этого фазового перехода возможно генерировать доменные стенки с заданной концентрацией, монотонно зависящей от скорости изменения магнитного поля.

Нетривиальная симметрия спаривания также должна влиять на электронные свойства вихревого состояния сверхпроводника. В свободных вихрях киральность параметра порядка приводит к изменению правила квантования подщелевых уровней и появлению устойчивой моды на уровне Ферми. Однако более яркий эффект можно наблюдать в вихрях, запиннингованных на колумнарных дефектах. Наличие собственной киральности образца приводит к тому что спектр квазичастиц качественно меняется при изменении ориентации вихря, т. е. при изменении знака магнитного поля. Изменение спектра приводит к ассиметричным зависимостям от магнитного поля разных физических характеристик как импеданс и критический ток в перфорированных образцах, а также дифференциальный кондактанс в СТС измерениях.

Публикации

• V. Vadimov, M. Silaev / Predicted Nucleation of Domain Walls in px+ipy Superconductors by a Z2 Symmetry-Breaking Transition in External Magnetic Fields // Phys. Rev. Lett. 111, 177001 (2013).
• A. S. Mel’nikov, A. V. Samokhvalov, V. L. Vadimov / Microscopic theory of vortex pinning on columnar defects in conventional and chiral superconductors // JETP Letters 102, 775 (2015).
• V. L. Vadimov, A. S. Mel’nikov / Electronic Structure of Vortices Pinned by Columnar Defects in px ±ipy Superconductors // Journal of Low Temp. Physics 183, 342 (2016).

Впервые методом низкокогерентной тандемной интерферометрии осуществлён оптический мониторинг процесса плазменного осаждения поликристаллических слоёв алмаза большой толщины (вплоть до 100 мкм и свыше) в условиях развитой шероховатости ростовой поверхности.

Авторы

П. В. Волков, А. В. Горюнов, А. Ю. Лукьянов, А. Д. Тертышник -ИФМ РАН;
Е. В. Бушуев, В. Ю. Юров, А. П. Большаков, В. Г. Ральченко, Е. Е. Ашкинази, А. В. Рябова, И. А. Антонова — ИОФ РАН

Аннотация

Последние достижения в осаждении монокристаллических слоёв алмаза методом СVD открыли новые возможности по использованию этого материала в полупроводниковой электронике. Поскольку процесс роста занимает значительное время, очень важным условием формирования материала требуемого качества является стабильность технологических параметров. Главным индикатором этой стабильности является скорость роста, которая зависит от всех других параметров, таких как температура подложки, состав газа, мощность разряда и др. В этих условиях in situ мониторинг становится незаменимым средством, позволяющим контролировать стабильность технологического процесса, а также очень существенно сократить время настройки подходящего режима роста. Предложенные ранее системы оптического мониторинга роста СVD алмазов обладают существенными ограничениями, не позволяющими применять их в реальном производстве. Для решения указанной проблемы впервые использована техника низкокогерентной тандемной интерферометрии, ранее успешно применённая для in situ мониторинга полупроводниковых структур GaAs, GaN, Si и кремний на изоляторе условиях плазмохимического травления, МОГФЭ и МПЭ. Продемонстрирована возможность работы на шероховатых слоях большой толщины, а также возможности по оптимизации роста СVD алмаза за счёт изменения технологических параметров в течение одного технологического процесса без выключения разряда плазмы и выноса образца на воздух.

Публикации

• E. V. Bushuev, V. Yu. Yurov, A. P. Bolshakov, V. G. Ralchenko, E. E. Ashkinazi, A. V. Ryabova, I. A. Antonova, P. V. Volkov, A. V. Goryunov, A. Yu. Luk’yanov / Synthesis of single crystal diamond by microwave plasma assisted chemical vapor deposition with in situ low-coherence interferometric control of growth rate // Diamond & Related Materials 66, 83 (2016).

В гетероструктурах с квантовыми ямами HgTe/CdHgTe получено стимулированное излучение при оптической накачке на рекордно большой длине волны 10,2 мкм. Показано, что в таких структурах при высоких уровнях оптического возбуждения (> 1015 фотонов/см2) при Т < 100 К доминирует излучательная, а не оже-рекомбинация, как полагалось ранее, что открывает возможность создания лазеров диапазона 10−30 мкм на межзонных переходах.

Авторы

С. В. Морозов, В. Я. Алешкин, А. В. Антонов, А. А. Дубинов, М. С. Жолудев, А. М. Кадыков, К. Е. Кудрявцев, Д. И. Курицын, К. В. Маремьянин, В. В. Румянцев, М. А. Фадеев, В. И. Гавриленко — ИФМ РАН;
Н. Н. Михайлов. С. А. Дворецкий — ИФП СО РАН

Аннотация

В волноводных структурах с квантовыми ямами HgTe/CdHgTe, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии, впервые получено стимулированное излучение на межзонных переходах на длине волны ~ 10 мкм при оптической накачке. Показано, что в узкозонных твердых растворах и квантовых ямах HgCdTe при уровнях оптического возбуждения достаточных для создания межзонной инверсии при Т < 100 К доминирует излучательная, а не оже-рекомбинация, как полагалось ранее, что открывает возможность создания лазеров с длиной волны излучения вплоть до 30 мкм.

Рис. Спектры стимулированного излучения в волноводной структуре с квантовыми ямами HgTe/CdHgTe при различных температурах.

Публикации

• S. V. Morozov, V. V. Rumyantsev, A. M. Kadykov, A. A. Dubinov, K. E. Kudryavtsev, A. V. Antonov, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretskii, and V. I. Gavrilenko / Long wavelength stimulated emission up to 9.5 μm from HgCdTe quantum well heterostructures // Appl. Phys. Lett. 108, 092104 (2016).
• S. V. Morozov, V. V. Rumyantsev, A. A. Dubinov, A. V. Antonov, A. M. Kadykov, K. E. Kudryavtsev, D. I. Kuritsin, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretskii, and V. I. Gavrilenko / Long wavelength superluminescence from narrow gap HgCdTe epilayer at 100 K // Appl. Phys. Lett. 107, 042105 (2015).
• S. V. Morozov, V. V. Rumyantsev, A. V. Antonov, A. M. Kadykov, K. V. Maremyanin, K. E. Kudryavtsev, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretskii, and V. I. Gavrilenko / Time resolved photoluminescence spectroscopy of narrow gap Hg1− xCdxTe/CdyHg1− yTe quantum well heterostructures // Appl. Phys. Lett. 105, 022102 (2014).
• S. V. Morozov, V. V. Rumyantsev, A. V. Antonov, K. V. Maremyanin, K. E. Kudryavtsev, L. V. Krasilnikova, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretskii, and V. I. Gavrilenko / Efficient long wavelength interband photoluminescence from HgCdTe epitaxial films at wavelengths up to 26 μm // Appl. Phys. Lett. 104, 072102 (2014).
• V. V. Rumyantsev, S. V. Morozov, A. V. Antonov, M. S. Zholudev, K. E. Kudryavtsev, V. I. Gavrilenko, S. A. Dvoretskii and N N Mikhailov / Spectra and kinetics of THz photoconductivity in narrow-gap Hg1-xCdxTe (x < 0.2) epitaxial films // Semicond. Sci. Technol. 28, 125007 (2013).

Предложен новый класс метаматериалов — жидких метакристаллов — вытянутых частиц (мета-атомов), взвешенных в вязкой жидкости. Продемонстрированы возможности управления оптическими свойствами жидких метакристаллов с помощью внешнего статического электрического поля, а так же их гигантский нелинейный высокочастотный отклик.

Авторы

А. А. Жаров (мл.), А. А. Жаров — ИФМ РАН;
Н. А. Жарова — ИПФ РАН;
И. В. Шадривов — The Australian National University

Аннотация

Предложен новый класс метаматериалов, названный жидкими метакристаллами (ЖМК), представляющих собой удлиненные микро или наночастицы (мета-атомы), взвешенные в вязкой жидкости. Внешнее однородное статическое поле, приложенное к такому материалу, поляризует мета-атомы и выстраивает их вдоль одной оси, что делает метаматериал анизотропным. Ось анизотропии ЖМК может быть переориентирована, что приводит к перестройке их оптических свойств. Кроме того, мета-атомы также переориентируются в отклик на высокочастотное электромагнитное поле, что предполагает сильные нелинейные свойства у ЖМК. Искусственные мета-атомы могут исходно создаваться как классические осцилляторы, что расширяет возможности перестройки этих сред. Рассмотренные примеры взаимодействия электромагнитного излучения с резонансными ЖМК, демонстрируют их экстраординарную способность управления электромагнитным излучением, связанную с возможностями перестройки оптических свойств и гигантским нелинейным откликом. Обнаружены новые типы гибридных поверхностных и волноводных мод, которые не могут быть отнесены к какому-то определенному классу, эффект спонтанной переориентации мета-атомов и захват излучения в пространственные солитоны с управляемым направлением распространения, тепловые топологические переходы, обусловленные изменением топологии поверхности волновых векторов при определенных температурах, возможности тонкой сортировки плазмонных наночастиц по их форме в интерферирующих волновых пучках.

Публикации

• A. A. Zharov, A. A. Zharov, Jr., and N. A. Zharova / Liquid metacrystals // J. Opt. Soc. Am. B 31, 559 (2014).
• A. A. Zharov, A. A. Zharov, Jr., and N. A. Zharova / Spontaneous reorientations of meta-atoms and electromagnetic spatial solitons in a liquid metacrystal // Phys. Rev. E 90, 023207 (2014).
• A. A. Zharov, Jr., A. A. Zharov, I. V. Shadrivov, and N. A. Zharova / Grading plasmonic nanoparticles with light // Phys. Rev. A 93, 013814 (2016).
• N. A. Zharova, A. A. Zharov, and A. A. Zharov, Jr. / Electromagnetic surface waves in liquid metacrystals // J. Opt. Soc. Am. B 33, 594 (2016).

Создана установка ионно-пучкового и плазмохимического травления и методики полировки и формирования прецизионных оптических сферических и асферических оптических элементов рентгеновского диапазона. В диапазоне пространственных частот q = [4,9.10-2-6,3.101 мкм-1] получена рекордно низкая интегральная шероховатость 0,14 нм.

Авторы

И. Г. Забродин, М. В. Зорина, И. А. Каськов, И. В. Малышев, М. С. Михайленко, И. М. Нефедов, А. Е. Пестов, В. Н. Полковников, Н. Н. Салащенко, М. В. Свечников, М. Н. Торопов, С. А. Чурин, Н. И. Чхало — ИМФ РАН.

Аннотация

Благодаря хорошему контролю и гибкости технологического процесса ионно-пучковые технологии формообразования позволяют получать оптические элементы с уникальными характеристиками. Для развития данного направления была разработана установка ионно-пучкового и плазмохимического травления. Установка оснащена широкоапертурным сильноточным и малоапертурным ионными источниками, и позволяет производить финишную полировку, глубокую асферизацию и коррекцию локальных ошибок поверхности оптических элементов. Изучено влияние энергии и углов падения ионов, а так же глубины съема материала на шероховатость поверхности для наиболее распространенных оптических материалов. Разработаны соответствующие методики, позволяющие изготавливать детали с субнанометровой точностью. При полировании плавленого кварца получена рекордная интегральную шероховатость 0,14 нм.

Публикации

• N. I. Chkhalo, S. A. Churin, A. E. Pestov, N. N. Salashchenko, Yu. A. Vainer, M. V. Zorina / Roughness measurement and ion-beam polishing of super-smooth optical surfaces of fused quartz and optical ceramics // Optics Express 22, 20094 (2014).
• M. V. Svechnikov, N. I. Chkhalo, M. N. Toropov, and N. N. Salashchenko / Resolving capacity of the circular Zernike polynomials // Optics Express 23, 14677 (2015).
• N. I. Chkhalo, S. A. Churin, M. S. Mikhaylenko, A. E. Pestov, V. N. Polkovnikov, N. N. Salashchenko, M. N. Toropov and M. V. Zorina / Ion-beam polishing of fused silica substrates for imaging soft x-ray and extreme ultraviolet optics // Applied Optics 55, 1249 (2016).
• D. S. Sidorov, N. I. Chkhalo, M. S. Mikhailenko, A. E. Pestov, V. N. Polkovnikov / Sputtering of carbon using hydrogen ion beams with energies of 60−800 eV // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 387, 73 (2016).
• N. I. Chkhalo, I. V. Malyshev, A. E. Pestov, V. N. Polkovnikov, N. N. Salashchenko, M. N. Toropov, and A. A. Soloviev / Problems in the application of null lens for precise measurements of aspheric mirrors // Applied Optics 55, 619 (2016).