Российские физики создали уникальный источник спин-поляризованных электронов

Ученые Института физики полупроводников им А.В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН) в коллаборации с коллегами из других организаций создали новый стабильный источник спин-поляризованных электронов. Он превосходит традиционно используемые аналоги по совокупности параметров — времени жизни, квантовой эффективности и спиновой поляризации электронов.

Новая разработка представляет из себя тончайший слой полупроводника, при облучении лазером, он производит электроны с одинаковым спином, так называемые поляризованные электроны. Поляризованные электроны обладают собственным вращением и не зависят от частицы.

Мультищелочная разработка способна поляризовать 50% электронов, но исследователи рассчитывают повысить ее до ста процентов, модифицируя полупроводниковое соединение. Помимо инновационных действий, полупроводник превосходит свои аналоги по долговечности и эффективности.

«Наше открытие в том, что мы установили: полупроводниковое соединение щелочных металлов и сурьмы — мультищелочной фотокатод — хороший источник спин-поляризованных электронов. Степень поляризации электронов у него может быть выше, чем у сложных гетероструктур на основе арсенида галлия (GaAs), которые обычно используются для таких целей. К тому же, у нашего источника дольше время жизни и больше квантовый выход — сотношение испущенных электронов к падающим фотонам, которые инициировали фототок. Мультищелочные фотокатоды изучались с 1930-х годов: они используются в фотоэлектронных умножителях, приборах ночного видения, а также в качестве источников электронов в ускорителях. Но никто не выяснял их потенциал как источника именно спин-поляризованных электронов», ― объясняет заведующий лабораторией физики и технологии гетероструктур ИФП СО РАН, профессор НГУ, профессор РАН, доктор физико-математических наук Олег Евгеньевич Терещенко, руководивший работой по созданию источника

Управление спинами электронов, по мнению ученых, позволит разработать более быстрые и эффективные спинтронные устройства.

Большая величина квантового выхода источника может пригодиться и для получения поляризованных позитронов, которые нужны при детальном изучении процессов, происходящих при столкновении элементарных частиц.