Физика поверхностного и двумерного магнетизма


Научный руководитель:
доктор физико-математических наук
профессор

Владимир Никифорович Петров

Направления деятельности

Группа поверхностного магнетизма работает в области спинтроники. В деятельности группы можно выделить два основных направления:

  1. Исследование спиновых состояний поверхности и тонких пленок магнитных и немагнитных материалов (а также их комбинаций). Для решения этих задать применяются методы электронной спектроскопии и микроскопии с разрешением по спину
  2. Создание новых приборов, позволяющих проводить анализ поверхности и тонких пленок методами электронной спектроскопии и микроскопии с разрешением по спину

В 2013 году группа проводила исследования по двум направлениям:

  1. Экспериментальное исследование длины пробега и времени спиновой релаксации различных материалов для спинтроники. Используется метод Электронной Оже Спектроскопии с разрешением по спину.
  2. В рамках европейского проекта “ULTRASPIN” (ULTRAfast spectroscopy with SPIN polarization) выполняются работы по созданию экспериментальной станции для лазера на свободных электронах (FEL FERMI).

Финансирование по гранту РФФИ «Исследование физических свойств перепутанных электронных спиновых состояний в твердом теле»

Исследования по спиновой динамике направлены на понимание фундаментальных механизмов, которые действуют в процессе намагниченности. Результаты таких работ приведут к развитию информационных технологий и созданию новых датчиков магнитного поля. Контроль сверхбыстрой магнитной коммутации является ключевым вопросом для увеличения скорости и плотности при записи информации. Кроме того, энергопотребление будущей электроники может быть значительно уменьшено. С этой целью проводятся работы по созданию быстрых магнитных триггеров, управляемых непосредственно электрическим полем.

Детектор Мотта нового поколения

Для анализа поляризации вторичных или фотоэлектронов по спину используются разработанные в группе компактные классические детекторы Мотта.Очевидно, что для исследования магнетизма поверхности и других спиновых эффектов необходимо иметь эффективный и удобный спиновый детектор. Долгое время существовала проблема оптимизации и выбора конструкции спинового детектора. В нашей группе было установлено, что только детектор Мотта может обеспечить требуемую эффективность и стабильность. Довольно долго оставался нерешенным один вопрос — какой Мотта детектор лучше: классический или с задерживающим потенциалом. Для решения этой проблемы были изготовлены несколько версий детектора Мотта и проведены испытания этих детекторов в идентичных условиях.

В результате многочисленных опытов был создан компактный классический детектор Мотта нового поколения. Детекторами Мотта, изготовленными в нашей группе, оснащены синхротронные ускорители в Италии (ELETTRA), Швейцария (SLS) и Германии (BESSY-II), а также лаборатории в ETH (Швейцария), Университете Регенсбурга (Германия), Университете Осаки (Япония), UWA (Австралия) и т.д.

Основные публикации, содержащие описание новых приборов

  1.  V. N. Petrov, V. V. Grebenshikov, A. N. Andronov, P. G. Gabdullin, A. V. Maslevtcov, Ultrafast compact classical Mott polarimeter // Review of Scientific Instruments. (2007) V. 78, 025102
  2. V. N. Petrov, A. S. Kamochkin, Energy analyser for spin polarized Auger electron spectroscopy // Review of Scientific Instruments.(2004) V. 75.- № 5.-P. 1274-1279
  3. V. N. Petrov, V. V. Grebenshikov, B. D. Grachev, A. S. Kamochkin, New compact classical 40 kV Mott polarimeter // Review of Scientific Instruments.(2003) V. 74.-№ 3.-P. 1278-1281
  4. V. N. Petrov, M. S. Galaktionov, A. S. Kamochkin, Comparative tests of conventional and retarding-potential Mott polarimeters // Review of Scientific Instruments. (2001)-V. 72.- № 9.-P. 3728-3730.
  5. V. N. Petrov, M. Landolt, M. S. Galaktionov, B. V. Yushenkov, A New Compact 60 kV Mott polarimeter for Spin Polarized Electron Spectroscopy // Review of Scientific Instruments. (1997) -V. 68.-№ 12.-P. 4385-4389

Список основных научных публикаций с 2009 года

  1. Vladimir N. Petrov, Alexander B. Ustinov, Daria V. Petrova, Andrey A. Grib, Investigation of the physical properties of entangled electron spin states in a solid, Physica Status Solidi (c), in press (2014)
  2. В.Н. Петров, А.Б. Устинов, Н.С. Кан, Д.В. Петрова, А.А. Гриб, Исследование физических свойств перепутанных электронных спиновых состояний в твердом теле, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, №5, (2014)
  3. K. Sudarshan, S.N. Samarin, P. Guagliardo, V.N. Petrov, A. H. Weiss and J.F. Williams, Angle re-solved energy distribution of re-emitted positrons from W(100) single crystal, Phys. Rev. B 87, 085418 (2013)
  4. K. Sudarshan, V. N. Petrov, S. N. Samarin, P. Guagliardo, A. H. Weiss and J. F. Williams, Positron Re-emission Studies from W (100), Journal of Physics: Conference Series 443, 012070 (2013)
  5. K. Sudarshan, P.J. Wilkie, S.N. Samarin, P. Guagliardo, V.N. Petrov, A.H. Weiss, J.F. Williams, Influence of surface conditions on thermal positron re-emission spectra from W(100), Applied Physics A, (2013)
  6. J.F.Williams, S.Samarin, L.Pravica, V.N.Petrov, Gaussian-broadened plasmon (e,2e) spectra from thin films, Journal of Physics: Conference Series 388 (2012) 132002
  7. S. Samarin, O. M. Artamonov, V.N. Petrov, M. Kostylev, L. Pravica, A. Baraban, and J.F. Williams, Influence of Ni buffer layer on spin-related electronic properties of Co film on W(110) studied by spin-polarized single- and two-electron spectroscopy, Phys. Rev. B. Vol.84, No.18 (2011)
  8. Fabian Meier, Vladimir Petrov, Hossein Mirhosseini, Luc Patthey, Jürgen Henk, Jürg Osterwalder and J Hugo Dil, Interference of spin states in photoemission from Sb/Ag(111) surface alloys, J. Phys.: Condens. Matter 23 (2011) 072207.
  9. Гусев С.А., Грибков Б.А., Дроздов М.Н., Петров В.Н., Скороходов Е.В., О подготовке поверхности при диагностике магнитных структур, Известия РАН, Серия Физическая, 2011, т.75, №1, стр.34–38
  10. S.A. Gusev,V.N. Petrov, E.V. Skorokhodov, Problems of implementing SEMPA in experiments, Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques August 2010, Volume 4, Issue 4, pp 582-587
  11. Jorge Lobo-Checa, Fabian Meier, Jan Hugo Dil, Taichi Okuda, Martina Corso, Vladimir N. Petrov, Matthias Hengsberger, Luc Patthey, and Jürg Osterwalder, Robust Spin Polarization and Spin Textures on Stepped Au(111) Surfaces, Phys. Rev. Lett. 104, 187602 (2010)
  12. V.N.Petrov, A.B.Ustinov, Magnetic properties of Fe3O4 surface, Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques Volume 4, Number 3 (2010), 395-400
  13. А.Б. Устинов, В.Н. Петров, Инварные свойства поверхности кристалла FeNi3 (110) по данным
    спин-поляризационной электронной оже-спектроскопии, НТВ СПбГПУ, физико-математические науки, вып.3(104)/2010, с.151-154
  14. M. Hoesch, V. N. Petrov, M. Muntwiler, M. Hengsberger, J. Lobo Checa, T. Greber, and J. Osterwalder Two- and three-dimensional band structure of ultrathin Ni on Cu(001) M. Hoesch, Phys. Rev. B 79 (2009) 155404.
  15. F. Meier, V. Petrov, S. Guerrero, C. Mudry, L. Patthey, J. Osterwalder, and J. Hugo Dil,
    Unconventional Fermi surface spin textures in the BixPb1-x/Ag(111) surface alloy, Phys. Rev. B 79 (2009) 241408(R).
  16. T. Okuda, J. Lobo-Checa, W. Auwärter, M. Morscher, M. Hoesch, V. N. Petrov, M. Hengsberger, A. Tamai, A. Dolocan, C. Cirelli, M. Corso, M. Muntwiler, M. Klöckner, M. Roos, J. Osterwalder, and T. Greber, Exchange splitting of the three Gamma bar surface states of Ni(111) from three-dimensional spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy Phys. Rev. B, 80 (2009) 180404(R).
  17. J.W. Wells, J.H. Dil, F. Meier, J. Lobo-Checa, V.N. Petrov, J. Osterwalder, M.M. Ugeda, I. Fernandez-Torrente, J.I. Pascual, E.D.L. Rienks, M.F. Jensen, and Ph. Hofmann, Nondegenerate Metallic States on Bi(114): A One-Dimensional Topological Metal // Phys. Rev. Lett. 102, 096802 (2009)

Монография

Барченко В.Т., Быстров Ю.А., Петров А.А., Петров В.Н., Пронин В.П., Электронная спектроскопия: современное состояние и перспективы развития., Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2010, (В.Н. Петровым написана глава – Спектроскопия поляризованных электронов)

Учебное пособие

В.Н. Петров, Электронная Оже-спектроскопия с разрешением по спину, Изд-во СПбГПУ, 2011

Патент

Анализатор спиновой поляризации электронов, патент РФ № 75886 на полезную модель, дата выдачи 27.08.08

Награда

В.Н. Петров награжден золотой медалью международной выставки изобретателей «IENA-2008» (Нюрнберг, Германия, 2008) за разработку «Анализатор спиновой поляризации электронов»