Спинозависимый транспорт дырок в наноструктурах сверхпроводник-полупроводник-сверхпроводник тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Кудрявцев, Андрей Александрович

• Кудрявцев, Андрей Александрович
• кандидат физико-математических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Кудрявцев, Андрей Александрович

Введение.

Глава 1. Наноразмерные сандвич-структуры сверхпроводникполупроводник-сверхпроводник

§1.1. Сверхпроводящий эффект близости в сандвичах типа сверхпроводник-полупроводниковая-наноструктура-сверхпроводник.

§1.2. Андреевское отражение.

§1.3. Многократные андреевские отражения.

§1.4. Взаимосвязь между джозефсоновским критическим током и плато проводимости нормального состояния.

Выводы.

Постановка задачи.

Глава 2. Получение и свойства самоупорядоченных кремниевых квантовых ям.

§2.1. Самоорганизация микродефектов на поверхности монокристаллического кремния.

§2.2. Электрические и оптические свойства самоупорядоченных кремниевых квантовых ям.

Выводы.

Глава 3. Сверхпроводимость 8 - барьеров, ограничивающих кремниевые квантовые ямы на поверхности Si (100).

§3.1. Температурная зависимость сопротивления в магнитном поле.

§3.2. Диамагнитный отклик.

§3.3. Скачок теплоемкости.

§3.4. Идентификация сверхпроводящей щели с помощью туннельных

§3.5.Возможные механизмы возникновения сверхпроводимости сандвич-наноструктур 8 - барьер - СККЯ - 8 - барьер.

Выводы.

Глава 4. Квантование сверхтока и андреевское отражение в кремниевых наноструктурах.

§4.1. Экспериментальная сандвич-наноструктура: сверхпроводник

СККЯ - сверхпроводник.

§4.2. Характеристики нормального состояния.

§4.3. Джозефсоновские сверхтоки.

§4.4. Многократные андреевские отражения.

§4.5. Взаимосвязь между джозефсоновским критическим током и плато проводимости нормального состояния.

§4.6. Дробные значения амплитуд андреевских осцилляций.

Выводы.

Глава 5. Спиновый транзистор на основе кремниевой квантовой ямы, ограниченной сверхпроводящими 5 - барьерами.

§5.1. Основы работы спинового транзистора.

§5.2. Экспериментальные результаты исследования характеристик спинового транзистора в условиях продольного транспорта двумерных дырок в кремниевой сандвич-структуре на поверхности Si (100) птипа.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Спинозависимый транспорт дырок в наноструктурах сверхпроводник-полупроводник-сверхпроводник»

Самоупорядоченные полупроводниковые наноструктуры интенсивно исследуются в последние годы в связи с задачами создания принципиально новых приборов наноэлектроники и оптоэлектроники, таких как транзисторы на одиночных электронах, одноэлектронные ячейки памяти и лазеры на внутризонных переходах. Причем, главные усилия в развитии данного направления концентрируются на разработках нанотехнологий, основанных на процессах локального самоупорядочения как атомов матрицы [Ipatova, 1991; Noetzel, 1996], так и легирующих примесей [Bagraev, 1997; Gossman, 1996]. Полученные с помощью этих технологий самоупорядоченные полупроводниковые квантовые ямы, проволоки и точки не только используются в качестве базовых элементов в приборах наноэлектроники, но и являются модельными объектами физики мезоскопических систем [Thornton, 1994].

С другой стороны, одним из важнейших направлений нанофизики и наноэлектроники является изучение и применение наноразмерных джозефсоновских переходов. Различные версии этих структур могут найти широкое применение в новом направлении наноэлектроники — спинтронике, в рамках которого реализуются устройства, основанные не на транспорте электронов и дырок, а на пространственном изменении проекций их спинов. Основное внимание в рамках данного направления уделяется созданию так называемых гибридных систем или сандвичей, составляющими которых являются сверхпроводники с тонкими прослойками нормальных металлов, а в последнее время - полупроводниковых наноструктур. Характеристики наноразмерных сандвичей определяются сверхпроводящим эффектом близости [Klapwijk, 2004] и проявляются наиболее ярко, когда длина когерентности сравнима с длиной волны Ферми, и обе они больше ширины полупроводниковой наноструктуры между двумя сверхпроводниками [Jarillo-Herrero, 2006; Jie Xiang, 2006].

Эффект близости настолько хорошо известен в сверхпроводимости, что стал частью стандартной терминологии. Основной вывод ранних работ по данному вопросу [Tinkham, 1996] основывается на заключении, что если напылить нормальный металл на поверхность сверхпроводника, и контакт между ними будет хорошего качества, то пара Купера может свободно проникнуть из сверхпроводника в нормальный металл. В некоторых случаях требовался более детальный анализ, особенно это касалось исследований двойных слоев нормальный металл-сверхпроводник [Beenakker, 1991], которые появились у исследователей благодаря стандартной ниобиевой технологии [Blonder, 1982]. И только использование современных методик исследования транспорта в мезоскопических системах показало, что андреевское отражение и эффект близости внутренне взаимосвязаны [Jarillo-Herrero, 2006; Jie Xiang, 2006]. Поэтому необходимо рассматривать результаты исследований эффекта близости с точки зрения перспектив их возможного анализа в рамках андреевского отражения. Следует выделить три этапа развития физики нано-сандвичей типа сверхпроводник-полупроводник-сверхпроводник. Во-первых, в 80-х годах значительное число данных было получено по квантовому когерентному транспорту в разупорядоченных несверхпроводящих системах. Была разъяснена роль, которую играет таулессовская длина и длина неупругого рассеяния. Были изучены проводники, длина которых настолько мала, что ее превышает фермиевская длина волны. Решающую роль играет фаза одиночной частицы и корреляция между носителями тока в разупорядоченных системах. Во-вторых, были проведены различные эксперименты, в которых исследовалось распространение сверхпроводящих свойств на субмикронный уровень, и создавались объекты меньше характеристической длины. В-третьих, были сделаны различные успешные попытки заполнить пробел между строгим теоретическим представлением в рамках квазиклассических уравнений и более доступным концептуальным описанием, основанным на матрицах перехода, которые помогают экспериментаторам в разработке и интерпретации экспериментов.

Тем не менее, наиболее важными представляются исследования в направлении использования в качестве элементов нано-сандвичей высокотемпературных сверхпроводников, а также сверхузких кремниевых квантовых ям, которые могут быть реализованы в рамках планарной кремниевой технологии. В этом случае открываются возможности для исследований мезоскопических явлений при высоких температурах.

Вышесказанное определяет актуальность темы настоящей работы, которая была сконцентрирована на экспериментальных исследованиях характеристик сандвич - структур типа высокотемпературный сверхпроводник - кремниевая квантовая яма - высокотемпературный сверхпроводник. Основное внимание в ходе проведения экспериментов уделялось изучению взаимосвязанности квантования проводимости и сверхтока соответственно при температурах выше и ниже критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние, которое проявлялось в характеристиках спинозависимого транспорта двумерных дырок.

Цель работы состояла в исследовании взаимосвязанности размерного квантования и квантования сверхтока в условиях спинозависимого транспорта дырок в сверхузких кремниевых квантовых ямах, ограниченных сверхпроводящими 8 - барьерами.

В задачи работы входило изучение следующих вопросов:

1. Исследование характеристик размерного квантования дырок в сверхузких кремниевых квантовых ямах (СККЯ) р-типа проводимости, ограниченных 5 - барьерами, сильнолегированными бором, на поверхности кремния (100) п-типа.

2. Изучение электрических, оптических и магнитных свойств 5 - барьеров, сильнолегированных бором, в зависимости от плотности дырок в СККЯ.

Исследование взаимосвязанности характеристик центров бора и зонной структуры 5 - барьеров.

3. Исследование высокотемпературной сверхпроводимости в СККЯ р-типа ' проводимости, ограниченных 8 - барьерами, сильнолегированными бором, с помощью температурных и полевых зависимостей удельного сопротивления, термо-эдс, теплоемкости и магнитной восприимчивости.

4. Идентификация сверхпроводящей щели путем регистрации туннельных ВАХ, спектров локальной туннельной спектроскопии и спектров пропускания инфракрасного диапазона длин волн.

5. Регистрация туннельных ВАХ в СККЯ р-типа проводимости, ограниченных сверхпроводящими 5 - барьерами, с целью обнаружения:

- корреляций в квантовании сверхтока и квантованной проводимости, которые определяются туннелированием куперовских пар и одиночных дырок соответственно ниже и выше критической температуры сверхпроводящего перехода;

- процессов многократного андреевского отражения двумерных дырок в СККЯ, которые обеспечивают микроскопический механизм, ответственный за сверхпроводящий эффект близости в сверхпроводящих кремниевых наноструктурах.

6. Обнаружение и исследование ВАХ спинового транзистора и квантового спинового эффекта Холла с помощью регистрации зависимостей продольной и поперечной проводимости в плоскости СККЯ от величины напряжения вертикального затвора, которые обусловлены спиновой поляризацией дырок в краевых каналах вследствие процессов многократного андреевского отражения.

Научная новизна работы.

1. Обнаружено, что сверхузкие кремниевые квантовые ямы (СККЯ) р-типа проводимости, ограниченные 8 - барьерами, содержащими тригональные дипольные центры бора, на поверхности кремния (100) n-типа проявляют свойства квантоворазмерных структур сверхпроводник-полупроводник-сверхпроводник.

2. Обнаружены осцилляции второго критического поля и критической температуры сверхпроводящего перехода, которые возникают вследствие квантования сверхтока.

3. Показано, что квантование сверхтока в СККЯ р-типа проводимости, ограниченных сверхпроводящими 5 - барьерами, определяется позициями уровней размерного квантования дырок.

4. Обнаружено многократное андреевское отражение дырок, которое является ответственным за сверхпроводящий эффект близости в сверхпроводящих кремниевых наноструктурах.

5. Впервые исследованы В АХ спинового транзистора и квантового спинового эффекта Холла, возникающих вследствие спиновой поляризации дырок в условиях многократного андреевского отражения.

Достоверность полученных результатов подтверждается сравнительным анализом экспериментальных данных, полученных с помощью различных методик, а также их соответствием с имеющимися на сегодняшний день экспериментальными и теоретическими результатами изучения транспорта носителей тока в квантоворазмерных структурах сверхпроводник-полупроводник-сверхпроводник.

Научная и практическая значимость диссертационного исследования определяется результатами обнаружения и тщательного изучения взаимосвязанности квантования проводимости и квантования сверхтока в джозефсоновских структурах 8 - барьер - СККЯ - 8 - барьер соответственно ниже и выше температуры сверхпроводящего перехода; изучением многократного андреевского отражения, которое приводит к спиновой поляризации дырок в краевых каналах СККЯ; исследованиями влияния кристаллографической ориентации дипольных центров бора, содержащихся в 5 - барьерах, на характеристики спинозависимого транспорта дырок в СККЯ; результатами исследований относительного вклада многократного андреевского отражения и спин-орбитального взаимодействия Рашбы в формирование ВАХ спинового транзистора и квантового спинового эффекта Холла.

Защищаемые положения

1. Сверхузкие кремниевые квантовые ямы (СККЯ) р-типа проводимости, ограниченные 5 - барьерами, содержащими тригональные дипольные центры бора, проявляют свойства квантоворазмерных структур сверхпроводник-полупроводник-сверхпроводник.

2. Осцилляции сверхтока и осцилляции проводимости, обнаруженные при регистрации туннельных ВАХ соответственно ниже и выше критической температуры сверхпроводящего перехода, демонстрируют отсутствие фазового сдвига, что свидетельствует о взаимосвязанности квантования сверхтока и размерного квантования дырок в СККЯ, ограниченных сверхпроводящими 5 - барьерами.

3. Многократное андреевское отражение, обнаруженное в измерениях продольной проводимости и туннельных ВАХ высокого разрешения, приводит к спиновой поляризации двумерных дырок в соответствии с кристаллографической ориентацией тригональных дипольных центров бора в 5 - барьерах, ограничивающих СККЯ р-типа проводимости.

4. Зависимости продольной и поперечной проводимости в плоскости СККЯ р-типа проводимости, ограниченной сверхпроводящими 5 - барьерами, от величины напряжения вертикального затвора позволяют идентифицировать ВАХ спинового транзистора и квантового спинового эффекта Холла, возникающие вследствие изменения спин-орбитального взаимодействия Рашбы в валентной зоне. В энергетическом интервале сверхпроводящей щели спин-орбитальное взаимодействие Рашбы проявляется в амплитудной модуляции многократного андреевского отражения, а вне ее — приводит к осцилляциям дырочной проводимости из-за спиновой прецессии поляризованных дырок в краевых каналах. Апробация результатов работы. Полученные в работе результаты докладывались и обсуждались на следующих конференциях: 8-й Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 2006); 11-ой Международной конференции по мягким вычислениям и измерениям в рамках программы У.М.Н.И.К. (Санкт-Петербург, 2008); Конференции по физике и астрономии для молодых ученых СПб и Северо-запада (Санкт-Петербург, 2009); 9-й и 10-й Международных конференциях по нанофизике и нанотехнологии, ICN&T-9, ICN&T -10 (Базель, Швейцария, 2007, Стокгольм, Швеция, 2008); 17-й и 18-й Международных конференциях по электронным свойствам двумерных систем, EP2DS-17, EP2DS-18 (Генуя, Италия, 2007, Кобе, Япония, 2009); 5-й и 6-й Международных конференциях по квантовым вихрям в наноструктурированных сверхпроводниках, VORTEX-5, VORTEX-6 (Родос, Греция, 2007, 2009); 19-м Международном семинаре по проблемам физики высоких энергий (Дубна, 2008); 29-й Международной конференции по физике полупроводников, ICPS-29 (Рио-де-Жанейро, Бразилия, 2008); 25-й Международной конференции по физике дефектов в полупроводниках, ICDS-25 (Санкт-Петербург, 2009).

Публикации: по результатам исследований, изложенных в диссертации, имеется 7 публикаций в ведущих отечественных и международных журналах. Список публикаций приведен в конце диссертации.

Структура диссертации: Диссертация состоит из Введения, пяти глав и Заключения.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Кудрявцев, Андрей Александрович

Выводы

Регистрация полевых зависимостей продольной и холловской эдс при различных значениях напряжения вертикального затвора позволила не только определить значения плотности и подвижности двумерных дырок, но и идентифицировать их баллистический транспорт в краевых каналах кремниевой сандвич-наноструктуры, которая представляет собой сверхузкую кремниевую квантовую яму р-типа проводимости, ограниченную сверхпроводящими 5 - барьерами на поверхности кремния (100) п-типа проводимости.

Зависимости продольной и поперечной проводимости в плоскости кремниевой сандвич-наноструктуры от величины напряжения вертикального затвора позволили обнаружить ВАХ спинового транзистора и квантового спинового эффекта Холла внутри энергетического интервала сверхпроводящей щели, которые основаны на влиянии спин-орбитального взаимодействия Рашбы на спиновую прецессию дырок, поляризованных вследствие процессов многократного андреевского отражения. Причем спин дырки и спин электрона, отраженного от 5 - барьера, ориентируются строго вдоль избранного кристаллографического направления [111], которое определяется тригональной симметрией дипольного центра бора.

Было обнаружено, что в энергетическом интервале сверхпроводящей щели влияние спин-орбитального взаимодействия Рашбы ограничивается амплитудной модуляцией андреевских пиков дырочной проводимости, тогда как вне ее спиновая поляризация дырок в краевых каналах приводит к осцилляциям проводимости в рамках классического эффекта спинового транзистора.

Обнаружен эффект Ааронова-Бома, регистрация которого идентифицирует баллистический режим транспорта дырок в краевых каналах кремниевой сандвич-наноструктуры.

Заключение

1. Сверхузкие кремниевые квантовые ямы (СККЯ) р-типа проводимости, ограниченные 8 - барьерами, сильнолегированными бором, были получены на поверхности кремния (100) n-типа. Наличие вертикального затвора позволило изменять величину спин-орбитального взаимодействия Рашбы в процессе транспорта дырок в краевых каналах СККЯ, полученной в рамках холловской геометрии. Позиции энергетических подзон размерного квантования легких и тяжелых дырок в СККЯ были идентифицированы с помощью исследований спектров электролюминесценции и туннельных ВАХ. Исследования угловых зависимостей спектров циклотронного резонанса, сканирующей туннельной микроскопии и электронного парамагнитного резонанса показали, что наноструктурированные 8-барьеры содержат тригональные дипольные центры бора, В+-В~, с отрицательной корреляционной энергией, которые сформированы вследствие реконструкции мелких акцепторов, 2В°=>В++В'. Спектральные зависимости коэффициента отражения позволили определить зонную структуру 8 - барьеров с энергетическим ограничением более 1.25 эВ в зоне проводимости и валентной зоне СККЯ.

2. Температурные и полевые зависимости удельного сопротивления, термо-эдс, теплоемкости и магнитной восприимчивости свидетельствуют о наличии высокотемпературной сверхпроводимости в СККЯ р-типа проводимости, ограниченных 8 - барьерами, сильнолегированными бором, если плотность двумерных дырок

11 2 превышает критическое значение 10 см" .

Использование методик регистрации теплоемкости и статической магнитной восприимчивости позволило обнаружить осцилляции второго критического поля и критической температуры в зависимости от величины внешнего магнитного поля и температуры, которые возникают вследствие квантования сверхтока.

Величина сверхпроводящей щели, 0.044 эВ, полученная в результате измерений критической температуры при использовании различных методик, согласуется с данными регистрации туннельных ВАХ, спектров локальной туннельной спектроскопии, а также соответствует энергии локальной фононной моды, которая вместе со сверхпроводящей щелью проявляется в спектрах пропускания инфракрасного диапазона длин волн.

3. Исследование туннельных ВАХ СККЯ р-типа проводимости, ограниченных сверхпроводящими 5 - барьерами на поверхности Si (100) n-типа, позволило обнаружить:

- квантование сверхтока, которое определяется позициями уровней размерного квантования дырок в СККЯ;

- осцилляции ВАХ сверхтока при Т<ТС (7<f=145 К), которые практически идентичны осцилляциям ВАХ проводимости при Т>ТС, что отражает наличие корреляции в туннелировании соответственно куперовских пар и одиночных дырок;

- процессы многократного андреевского отражения двумерных дырок в СККЯ, которые обеспечивают микроскопический механизм, ответственный за сверхпроводящий эффект близости в сверхпроводящих кремниевых наноструктурах;

- ВАХ проводимости двумерных дырок в плоскости СККЯ, которая идентифицирует наличие когерентного туннелирования в условиях спинозависимого многократного андреевского отражения между ограничивающими ее сверхпроводящими 8 - барьерами.

4. Изучение зависимостей продольной и поперечной проводимости в плоскости СККЯ от величины напряжения вертикального затвора позволило обнаружить ВАХ спинового транзистора и квантового спинового эффекта Холла внутри энергетического интервала сверхпроводящей щели. Полученные результаты объясняются в рамках влияния спин-орбитального взаимодействия Рашбы на спиновую прецессию дырок, поляризованных вследствие процессов многократного андреевского отражения в краевых каналах. Было обнаружено, что в энергетическом интервале сверхпроводящей щели влияние спин-орбитального взаимодействия Рашбы ограничивается амплитудной модуляцией андреевских пиков дырочной проводимости, тогда как вне ее спиновая поляризация дырок в краевых каналах СККЯ приводит к осцилляциям проводимости в рамках классического эффекта спинового

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Кудрявцев, Андрей Александрович, 2010 год

1. Баграев Н.Т., Буравлев А.Д., Клячкин J1.E., Маляренко A.M., Гельхофф В., Иванов В.К., Шелых И.А., Квантованная проводимость в кремниевых квантовых проволоках, ФТП, т.36, с.462 (2002).

2. Баграев Н.Т., Буравлев А.Д., Клячкин JI.E., Маляренко A.M., Гельхофф В., Романов Ю.И., Рыков С.А., Локальная туннельная спектроскопия кремниевых наноструктур, ФТП, т.39, с.716 (2005).

3. Баграев Н.Т., Клячкин Л.Е., Кудрявцев А.А., Маляренко A.M., Оганесян Г.А., Полоскин Д.С., Квантование сверхтока и андреевское отражение в кремниевых наноструктурах, ФТП, т.43, в.11, с. 1496 (2009).

4. Воробьев Л.Е., Ивченко Е.Л. и др., Оптические свойства наноструктур, под ред. Ильина В.И., Наука СПб, (2001).

5. Глазман Л.И., Райх М.Э., Резонансная прозрачность барьера с квазилокальными примесными состояниями, Письма в ЖЭТФ, т.47, с.378 (1988).

6. Глазман Л.И., Матвеев К.А., Снятие кулоновской блокады одноэлектронного туннелирования квантовыми флуктуациями, ЖЭТФ, т.98, с. 1834 (1990).

7. Имри Й., Введение в мезоскопическую физику, ФизМатЛит, (2002).

8. Шмидт В.В., Введение в физику сверхпроводников, Наука Москва, (1982).

9. Штермер X., Дробный квантовый эффект Холла, УФН, т.170, с.304 (2000).

10. Alexandrov A., Ranninger J., Bipolaronic superconductivity, Phys. Rev. B, v.24, p.l 164 (1981).

11. Alexandrov A.S., Mott N.F., Bipolarons, Rep. Prog. Phys., v.57, p.l 197 (1994).

12. Anderson P.W., Model for the elrctronic structure of amorphous semiconductors, Phys. Rev. Letters, v.34, p.953 (1975).

13. Andreev A.F., The thermal conductivity of the intermediate state in superconductors, Sov. Phys. JETP, v.19, p.1228 (1964).

14. Appelbaum I., Huang В., Monsma D.J., Electronic measurement and control of spin transport in silicon, Nature Letters, v.447, p.295 (2007).

15. Aronov A.G., Lyanda-Geller Y.B., Spin-orbit Berry phase in conducting rings, Phys. Rev. Letters, v.70, p.343 (1993).

16. Awschalom D.D., Loss D., Samarth N., Semiconductor Spintronics and Quantum Computations, Springer-VerlagBerlin, (2002).

17. Bagraev N.T., Mashkov V.A., Tunneling negative-U centers and photo-induced reactions in solids, Solid State Communications, v.51, p.515 (1984).

18. Bagraev N.T., Mashkov V.A., A mechanism for two-electron capture at deep level defects in semiconductors, Solid State Community, v.65, p.llll (1988).

19. Bagraev N.T., Zn-Related Center in Silicon: Negative-U Properties, J. Physic (France) I, v.2, p. 1907 (1992).

20. Bagraev N.T., Gehlhoff W., Klyachkin L.E., Naeser A., Rykov S.A., Quantum-Well Boron and Phosphorus Diffusion Profiles in Silicon, Def. Dif. Forum, v.143, p. 1003 (1997).

21. Bagraev N.T., Ivanov V.K., Klyachkin L.E., Malyarenko A.M., Rykov S.A., Shelykh I.A., Phase response of quantum staircase in modulated quantum wires, Proc. SPIE, v.4064, p.l 19 (2000).

22. Bagraev N., Bouravleuv A., Gehlhoff W., Klyachkin L., Malyarenko A., Rykov S., Self-assembled impurity superlattices and microcavities in silicon, Def. Dif. Forum, v.194, p.673 (2001).

23. Bagraev N.T., Bouravleuv A.D., Gehlhoff W., Klyachkin L.E., Malyarenko A.M., Romanov V.V., Electron-dipole resonance of impurity centers embedded in silicon microcavities, Physica В, v.340-342, p. 1078 (2003 a).

24. Bagraev N.T., Bouravleuv A.D., Gehlhoff W., Klyachkin L.E., Malyarenko A.M., Romanov V.V., Erbium-related centers embedded in silicon microcavities, Physica В, v.340-342, p.l074 (2003 b).

25. Bagraev N.T., Ivanov V.K., Klyachkin L.E., Shelykh I.A., Spin depolarization in quantum wires polarized spontaneously in a zero magnetic field, Phys. Rev. B, v.70, p. 155315 (2004).

26. Bagraev N.T., Gehlhoff W., Klyachkin L.E., Malyarenko A.M., Romanov V.V., Rykov S.A., Superconductivity in silicon nanostructures, Physica C, v.437-438, p.21 (2006 a).

27. Bagraev N.T., Galkin N.G., Gehlhoff W., Klyachkin L.E., Malyarenko A.M., Shelykh I.A., Spin interference in silicon one-dimensional rings, J. Phys. Condens. Matter, v.18, p.Ll (2006 b).

28. Bagraev N.T., Gehlhoff W., Klyachkin L.E., Kudryavtsev A.A., Malyarenko A.M., Oganesyan G.A., Poloskin D.S., Romanov V.V., Spin-dependent transport of holes in silicon quantum wells confined by superconductor barriers, Physica C, v.468, p.840 (2008 a).

29. Bagraev N.T., Galkin N.G., Gehlhoff W., Klyachkin L.E., Malyarenko A.M., Phase and amplitude response of the '0.7 feature' caused by holes in silicon one-dimensional wires and rings, J. Phys. Condens. Matter, v.20, p. 164202 (2008 b).

30. Bauch Т., Htirfeld E., Krasnov V.M., Delsing P., Takayanagi H., Akazaki Т., Correlated quantization of supercurrent and conductance in a superconducting quantum point contact, Phys. Rev. B, v.71, p. 174502 (2005).

31. Beenakker C.W.J., van Houten H., Josephson current through a superconducting quantum point contact shorter than the coherence length, Phys. Rev. Letters, v.66, p.3056 (1991).

32. Blonder G.E., Tinkham M., Klapwijk, T.M., Transition from metallic to tunneling regimes in superconducting micro-constrictions excess current, charge imbalance, and super-current conversion, Phys. Rev. B, v.25, p.4515 (1982).

33. Chakraverty B.K., Bipolarons and superconductivity, J. Physique, v.42, p.1351 (1981).34.van Dam J.A., Nazarov Y.V., Bakkers E.P.A.M., De Franceschi S., Kouwenhoven L.P., Supercurrent reversal in quantum dots, Nature, v.442, p.667 (2006).

34. Das В., Miller D. C., Datta S., Reifenberger R., Hong W. P., Bhattacharya P. K., Singh J., Jaffe M., Evidence for spin splitting in InxGar xAs/In0.52Ai0.48As heterostructures as B—>0, Phys. Rev. B, v.39, p. 1411 (1989).

35. Dash S.P., Sharma S., Patel R.S., de Jong M.P., Jansen R., Electrical creation of spin polarization in silicon at room temperature, Nature, v.462, p.491 (2009).

36. Datta S., Das В., Electronic analog of the electro-optic modulator, Appl. Phys. Letters, v.56, p.665 (1990).

37. Datta S., Electronic transport in mesoscopic systems, University Press Cambridge, (2005).

38. Eisenstein J.P., Gramila T. J., Pfeifer L.N., West K.W., Probing a two-dimensional Fermi surface by tunneling, Phys. Rev. B, v.44, p.6511 (1991).

39. Engel H.-A., Rashba E.I., Halperin B.I., Out-of-plane spin polarization from in-plane electric and magnetic fields, Phys. Rev. Letters, v.98, p.036602 (2007).

40. Etienne В., Electron conduction and quantum phenomena in 2D heterostructures, Advances in Quantum Phenomena ed. By E.G. Beltrametti andJ.M. Levy-Lebbond, v.347, p.159 (1995).

41. Frank W., Gosele U., Mehrer H., Seeger A., Diffusion in silicon and germanium, Diff. in Crystlline Solids, Academic Press Inc., p.63 (1984).

42. Fisher O, Kugler M., Maggio-Aprile I., Berthod Ch., Renner Ch., Scanning tunneling spectroscopy of high-temperature superconductors, Reviews of Modern Physics, v.79, p.353 (2007).

43. Flensberg K., Hansen J. В., Octavio M., Subharmonic energy-gap structure in superconducting weak links, Phys. Rev. B, v.38, p.8707 (1988).

44. Fulde P., Ferrell R.A., Superconductivity in a strong spin-exchange field, Phys. Rev., v.135, p.A550 (1964).

45. Gehlhoff W., Bagraev N.T., Klyachkin L.E., Shallow and deep centers in heavily doped silicon quantum wells, Mater. Sci. Forum, v.196-201, p.467 (1995).

46. Geim A.K., Novoselov K. S., The rise of graphene, Nature Materials, v.6, p. 183 (2007).

47. Ginzburg, V. L., On surface superconductivity, Phys. Letters, v.13, p. 101 (1964).

48. Goesele U., Tan T.Y., Point defects and diffusion in silicon and gallium arsenide, Def. Dif. Forum, v.59, p.l (1988).

49. Ipatova I.P., Shchukin V.A., Malyshkin V.G., Maslov A.Yu., Anastassakis E., Formation of strained superlattices with a macroscopic period via spinodal decomposition of III-V semiconductor alloys, Sol. St. Comm., v.78, p.19 (1991).

50. Jarillo-Herrero P., van Dam J.A., Kouwenhoven L.P., Quantum supercurrent transistors in carbon nanotubes, Nature, v.439, p.953 (2006).

51. Jie Xiang, Vidan A., Tinkham M., Westervelt R.M., Lieber Ch., Ge-Si nanowire mesoscopic Josephson Junctions, Nature-nanotechnology, v.l, p.208 (2006).

52. Johnson M., Silsbee R. H., Coupling of electronic charge and spin at a ferromagnetic-paramagnetic metal interface, Phys. Rev. B, v.37, p.5312 (1988).

53. Kastner M., Adler D., Fritzsche H., Valence-alternation model for localized gap states in lone-pair semiconductors, Phys. Rev. Letters, v.37, p. 1504 (1976).

54. Kastner M.A., Artificial atoms, Physics Today, v.46, p.24 (1993).

55. Klapwijk T.M., Proximity effect from an Andreev perspective, Journal of Superconductivity Incorporating Novel Magnetism, v.17, p.593 (2004).

56. Konig M., Wiedmann S., Brune C., Roth A., Buhmann H., Molenkamp L. W., Xiao-Liang Q., Shou-Cheng Z., Quantum spin Hall insulator state in HgTe quantum wells, Science, v.318, p.766 (2007).

57. Kotthaus J.P., Ranvaud R., Cyclotron resonance of holes in surface space charge layers on Si, Phys. Rev B, v.15, p.5758 (1977).

58. Kulik I.O., Omel'yanchuk A.N., Contribution to the microscopic theory of the Josephson effect in superconducting bridges, JETP Letters, v.21, p.96 (1975).

59. Laiho R., Afanasjev M.M., Vlasenko M.P., Vlasenko L.S., Electron exchange interaction in S=1 defects observed by level crossing spin dependent microwave photoconductivity in irradiated silicon, Phys. Rev. Letters, v.80, p. 1489 (1998).

60. Larkin A.I., Ovchinnikov Yu.N., Nonuniform state of superconductors, Sov. Phys. JETP, v.47, p.l 136 (1964).

61. Li Bao-xing, Cao Pen-lin, Que Duam-lin, Distorted icosahedral cage structure of Si60 clusters, Phys. Rev. В, v.61, p. 1685 (2000).

62. Liang C.T., Pepper M., Simmons M.Y., Smith C.G., Ritchie D.A., Spin-dependent transport in a quasiballistic quantum wire, Phys. Rev. В, v.61, p.9952 (2000).

63. Lieber С. M., Nanoscale science and technology: Building a big future from small things, MRS Bulletin, v.28, p.486 (2003).

64. Likharev К. K., Superconducting weak links, Rev. Mod. Phys., v.51, p. 101 (1979).

65. Little, W. A., Higher temperatures: theoretical models, Physica, v.55, p.50 (1971).

66. Lommer G., Malcher F., Rossler U., Spin splitting in semiconductor heterostructures for B-+0, Phys. Rev. Letters, v.60, p.728 (1988).

67. Lu W., Xiang J., Timko B. P., Wu Y., Lieber С. M., One-dimensional hole gas in germanium/silicon nanowire heterostructures, Proc. Natl Acad. Sci. USA, v.102, p. 10046 (2005).

68. Luo J., Munekata H., Fang F. F., and Stiles P, J., Observation of the zero-field spin splitting of the ground electron subband in gasb-inas-gasb quantum wells, Phys. Rev. B, v.38, p. 10142 (1988).

69. Meirav U., Kastner M.A., Wind S.J., Single electron charging and periodic conductance resonances in GaAs nanostructures, Phys. Rev. Letters, v.65, p.771 (1990).

70. Meriav U., Foxman E.B., Single electron phenomena in semiconductors, Semiconductor Science Technology, v.10, p.255 (1995).

71. Meservey R., Paraskevopoulos D., Tedrow P. M., Correlation between Spin Polarization of Tunnel Currents from 3d Ferromagnets and Their Magnetic Moments, Phys. Rev. Letters, v.37, p.858 (1976).

72. Muller C. J., Vanruitenbeek J. M., De Jongh L. J., Conductance and supercurrent discontinuities in atomic-scale metallic constrictions of variable width, Phys. Rev. Letters, v.69, p. 140 (1992).

73. Nitta J., Meijer F.E., Takayanagi H., Spin-interference device, Appl. Phys. Letters, v.75, p.695 (1999).

74. Poindexter E.H., Caplan P.H., Deal B.E., Gerardy G.J., The physics and chemistry of Si02 and Si-Si02 interfaces, Plenum New York, p.299 (1988).

75. Robertson J., Electronic structure of amorphous semiconductors, Andvances in Physics, v.32, p.361 (1983).

76. Rashba E.I., Looking Back, Journal of Superconductivity, Incorporating Novel Magnetism, v.16, p.599 (2003).

77. Samuelson L., Self-forming nanoscale devices, Mater. Today, v.6, p.22 (2003).

78. Shelykh I.A., Bagraev N.T., Galkin N.G., Klyachkin L.E., Interplay of h/e and h/2e oscillations in gate-controlled Aharonov-Bohm rings, Phys. Rev. B, v.71, p.l 13311 (2005 a).

79. Shelykh I.A., Galkin N.G., Bagraev N.T., Quantum splitter controlled by Rashba spin-orbit coupling, Phys. Rev. B, v.ll, p.235316 (2005 b).v

80. Simanek E., Superconductivity at disordered interfaces, Solid State Community, v.32, p.731 (1979).

81. Stern N.P., Ghosh S., Xiang G., Zhu M., Samarth N., Awschalom D.D., Current-induced polarization and the spin Hall effect at room temperature, Phys. Rev. Letters, v.97, p. 126603 (2006).

82. Suderow H., Bascones E., Izquierdo A., Guinea F., Vieira S., Proximity effect and strong-coupling superconductivity in nanostructures built with and STM, Phys. Rev. B, v.65, p.100519 (2002).

83. Takayanagi H., Kawakami Т., Superconducting proximity effect in the native inversion layer on InAs, Phys. Rev. Letters, v.54, p.2449 (1985).

84. Takayanagi H., Akazaki Т., Nitta J., Observation of maximum supercurrent quantization in a superconducting quantum point-contact, Phys. Rev. Letters, v.75, p.3533 (1995).

85. Thornton T.J., Pepper M., Ahmed H., Andrews D., Davies G.J., One-dimensional conduction in the 2D electron gas of a GaAs-AlGaAs heterojunction, Phys. Rev. Letters, v.56, p.1198 (1986).

86. Thornton T.J., Mesoscopic devices, Rep. Prog. Phys., v.58, p.311 (1994).

87. Ting C. S., Talwar D. N., Ngai K. L., Possible mechanism of superconductivity in metal-semiconductor eutectic alloys, Phys. Rev. Letters, v.45, p. 1213 (1980).

88. Timp G., Baranger H. U., deVegvar P., Cunningham J. E., Howard R. E., Behringer R., Mankiewich P. M., Propagation around a Bend in a Multichannel Electron Waveguide, Phys. Rev. Letters, v.60, p.2081 (1988)

89. Tinkham M., Introduction to Superconductivity, Dover New York, (1996).

90. Trovarelli O., Weiden M., Mtiller-Reisener R., Gomez-Berisso M., Gegenwart P., Deppe M., Geibel C., Sereni J. G., Steglich F., Evolution of magnetism and superconductivity in CeCu2(Si!.xGex)2, Phys. Rev. В, v.56, p.678 (1997).

91. Vodolazov D.Y., Golubovic D.S., Peeters F.M., Moshchalkov V.V., Enhancement and decrease of critical current due to suppression of superconductivity by a magnetic field, Phys. Rev. B, v.16, p. 134505 (2007).

92. Werthamer N.R., Helfand E., Hohenberg P.C., Temperature and purity dependence of the superconducting critical field, Hc2. III. Electron spin and spin-orbit effects, Phys. Rev., v.147, p.295 (1966).

93. Winkler R., Rashba spin splitting in two-dimensional electron and hole systems, Phys. Rev. B, v.62, p.4245 (2000).

94. Winkler R., Noh H., Tutuc E., Shayegan M., Anomalous Rashba spin splitting in two-dimensional hole systems, Phys. Rev. B, v.65, p. 155303 (2002).

95. Zalm P.S., Ultra-shallow doping pdofiling with SIMS, Rep. Prog. Phys., v.58, p.1321 (1995).

96. Zhong Z. H., Fang Y., Lu W., Lieber С. M., Coherent single charge transport in molecular-scale silicon nanowires, Nano Letters, v.5, p.1143 (2005).

97. Zitouni O, Boujdaria K, Bouchriha H., Band parameters for GaAs and Si in the 24-k p model, Semiconductor Science Technology, v.20, p.908 (2005).

98. Список публикаций автора по теме работы

99. Bagraev N.T., Klyachkin L.E., Kudryavtsev A.A., Malyarenko A.M. and Prokhorov L.V., On fractioning of quanta: electrons and neutrons, JINR, v.l, p.p.3-9 (2008).

100. Баграев H.T., Клячкин Л.Е., Кудрявцев A.A., Маляренко A.M., Романов В.В., Сверхпроводящие свойства кремниевых наноструктур, ФТП, т.43, вып. 11, стр.1481-1495 (2009).

101. Баграев Н.Т., Клячкин Л.Е., Кудрявцев А.А., Маляренко A.M., Оганесян Г.А., Полоскин Д.С., Квантование сверхтока и андреевское отражение в кремниевых наноструктурах, ФТП, т.43, вып. 11, стр. 14961506 (2009).

102. Bagraev N.T., Klyachkin L.E., Kudryavtsev А.А., Malyarenko A.M., Magnetic resonance spectroscopy of single centers in silicon quantum wells, Physica В, v.404, p.5140 (2009).

103. Bagraev N.T., Gets D.S., Klyachkin L.E., Kudryavtsev A.A., Malyarenko A.M., Mashkov V.A., Romanov V.V., ODMR and EDEPR of impurity centres embedded in silicon microcavities, Physica B, v.404, p.5144 (2009).

104. Bagraev N.T., Gehlhoff W., Klyachkin L.E., Kudryavtsev A.A., Malyarenko A.M., Romanov V.V., Spin-dependent transport of holes in silicon quantum wells confined by superconductor barriers, AIP, v.1199, p.p.431-432 (2010).