Վարդանյան, Կարեն Արշակի

Մաթեմատիկա

Նյութը նվիրված է կիսահաղորդչային նանոկառուցվածքներում սպինի և էլեկտրոնի ուղեծրային շարժման միջև փոխազդեցության ֆիզիկական առանձնահատկությունների ուսումնասիրությանը։ Սպին-ուղեծրային փոխազդեցությունը քվանտային մեխանիկական երևույթ է, որի դեպքում լիցքավորված մասնիկի շարժման և նրա ներքին սպինային աստիճանի ազատության միջև առաջանում է փոխկապակցվածություն, և այն հատկապես նշանակալի է դառնում ցածրաչափ կիսահաղորդչային համակարգերում։ Նանոկառուցվածքների փոքր չափերը, սահմանափակված երկրաչափությունը, նյութի բյուրեղային կառուցվածքը և էլեկտրական դաշտերի ազդեցությունը կարող են էապես փոխել այս փոխազդեցության ուժգնությունն ու բնույթը։ Ուսումնասիրության շրջանակում կարևոր է հասկանալ, թե ինչպես է սպին-ուղեծրային փոխազդեցությունը ձևավորում էներգետիկ մակարդակների կառուցվածքը, փոխում էլեկտրոնների շարժման հատկությունները և ազդում սպինային վիճակների տարածական ու ժամանակային դինամիկայի վրա։ Առանձնահատուկ ուշադրություն կարող է դարձվել այն երևույթներին, որոնք առաջանում են կիսահաղորդչային հետերոկառուցվածքներում, քվանտային փոսերում, քվանտային լարերում և այլ ցածրաչափ համակարգերում, որտեղ մասնիկների շարժումը սահմանափակված է մեկ կամ մի քանի ուղղություններով։ Նման համակարգերում կառուցվածքի երկրաչափական և նյութական պարամետրերի փոփոխությունը հնարավորություն է տալիս վերահսկել սպին-ուղեծրային փոխազդեցության ուժգնությունը և դրա ազդեցությունը էլեկտրոնային հատկությունների վրա։ Կարևոր դեր ունեն նաև բյուրեղային համաչափությունը, միջերեսային էլեկտրական դաշտերը և կառուցվածքի ասիմետրիան, որոնք կարող են հանգեցնել տարբեր սպինային ճեղքավորումների և էներգետիկ սպեկտրի փոփոխությունների։ Թեմայի ուսումնասիրությունը կարող է ներառել տեսական մոդելավորում, քվանտամեխանիկական հաշվարկներ և նանոկառուցվածքների էլեկտրոնային ու սպինային բնութագրերի վերլուծություն։ Հետազոտության ընթացքում հնարավոր է դիտարկել նաև սպինային թուլացման և սպինային տրանսպորտի գործընթացները, քանի որ սպին-ուղեծրային փոխազդեցությունը կարող է ազդել սպինի պահպանման ժամանակի, սպինային կոհերենտության և լիցքակիրների տեղափոխման մեխանիզմների վրա։ Այս երևույթների կառավարումը կարևոր է սպինտրոնիկայի զարգացման համար, որտեղ տեղեկատվության մշակման և պահպանման նպատակով օգտագործվում է ոչ միայն էլեկտրոնի լիցքը, այլև նրա սպինային վիճակը։ Սպին-ուղեծրային փոխազդեցության ուսումնասիրությունը կարող է նաև նպաստել նոր քվանտային և նանոէլեկտրոնային սարքերի ստեղծմանը, որոնցում հնարավոր կլինի էլեկտրական միջոցներով վերահսկել սպինային հատկությունները։ Գործնական տեսանկյունից նման համակարգերը հեռանկարային են սպինային տրանզիստորների, քվանտային սարքերի, սպինային ֆիլտրերի և այլ առաջադեմ նանոէլեկտրոնային կառուցվածքների համար։ Ընդհանուր առմամբ, թեման ուսումնասիրում է այն հիմնարար մեխանիզմները, որոնց միջոցով կիսահաղորդչային նանոկառուցվածքի երկրաչափական, էլեկտրական և նյութական հատկությունները փոխկապակցվում են էլեկտրոնների սպինային դինամիկայի հետ՝ հնարավորություն ստեղծելով կառավարելու քվանտային համակարգերի սպինային վիճակները և կիրառելու այդ երևույթները ժամանակակից նանոֆիզիկայում ու սպինտրոնիկայում։