Dotychczasowe badania:

     W latach 1978-82 prowadziłem badania stanów ekscytonu swobodnego w reżimie silnych rozszczepień spinowych. Eksperymentalnie sytuację taką można było badać w półprzewodniku magnetycznym CdMnTe, ze względu na silne oddziaływanie wymienne s,p-d. Warto podkreślić, że silne wymienne rozszczepienie spinowe pozwoliło na obserwację ekscytonu prostego (tzn. pochodzącego z niezdegenerowanych stanów elektronowych i dziurowych) w zakresie tzw. pośredniego pola magnetycznego. Przypadek ten jest odpowiednikiem problemu atomu wodoru w silnych polach magnetycznych (występujących w gwiazdach).

     W latach 1982-84 podjąłem badania magnetooptyczne innych półprzewodników magnetycznych z Mn: ZnMnTe i ZnMnSe. Wyniki pomiarów spektroskopowych uzupełnione o pomiary magnetyzacji (przeprowadzone w Laboratorium Silnych Pól Magnetycznych w Grenoble) pozwoliły na wyznaczenie podstawowych parametrów oddziaływania wymiennego w tych materiałach.

     W roku 1984/85 zajmowałem się luminescencją i pompowaniem optycznym gorących elektronów w GaAs oraz pompowaniem optycznym w heterostrukturach (studniach kwantowych) GaInAs/InP. Badania te kontynuowałem w latach 1985-86, rozwijając teorię pompowania optycznego w studniach kwantowych GaAs/GaAlAs i GaInAs/InP.

     Badania jakie prowadziłem do roku 1985 dotyczyły elektronowych stanów pasmowych. Poczynając od roku 1985 zająłem się systematycznymi badaniami własności magnetycznych półprzewodników magnetycznych. Szczególnie interesujące wyniki uzyskałem (we współpracy z grupą prof. de Jonge z Eindhoven) w badaniach fazy szkła spinowego (spinglass) w ZnMnTe, ZnMnSe i ZnMnS.

     W roku 1985 zapoczątkowałem kompleksowe badania nowej grupy półprzewodników magnetycznych z żelazem. Nowość tych materiałów polegała na nieznikającym momencie orbitalnym jonów Fe (jony Mn posiadają wyłącznie moment spinowy), co prowadzi do zupełnie odmiennych własności magnetycznych.

     W 1990r. włączyłem się w badania półprzewodników magnetycznych z kobaltem.

     W 1992r. zapoczątkowałem badania nowej klasy półprzewodników magnetycznych z chromem. Te materiały są interesujące ze względu na ferromagnetyczne oddziaływanie wymienne p-d (we wszystkich znanych do tej pory półprzewodnikach magnetycznych to oddziaływanie jest antyferromagnetyczne) oraz silny efekt Jahna Tellera wpływający silnie na własności magnetyczne.

     Ponadto w 1992 roku rozpocząłem również badania magnetycznych studni kwantowych i supersieci: CdMnTe/CdTe, ZnMnTe/GaAs, MnTe/CdTe oraz EuS/PbS.

     Od roku 1995 zająłem się badaniami nowych materiałów magnetycznych, opartych o związki półprzewodnikowe grupy III-V (GaAs, InAs, GaN). Materiały te zyskały dużą popularność na świecie, ze względu na możliwość ich zastosowania w elektronice (tzw. spintronice). Badania te od początku prowadziłem w ścisłej współpracy z laboratoriami japońskimi, wiodącymi w technologii tych materiałów (grupy prof. H.Ohno, prof. H.Munekaty i prof. M.Tanaki). Część tych badań prowadzona była w ramach międzynarodowego projektu badawczego rządu japońskiego.

     Najważniejsze wyniki tych badań to ustalenie natury centrum magnetycznego w warstwach magnetycznych GaMnAs i InMnAs oraz zbadanie i wyjaśnienie oddziaływania p-d decydującego o rozszczepieniu pasma walencyjnego i dalej o podstawowych własnościach magnetooptycznych.

     Badania pojedynczych warstw GaMnAs i InMnAs oraz warstw sprzężonych są kontynuowane w zakresie ich własności magnetycznych. W szczególności badany jest ferromagnetyzm tych warstw metodą rezonansu ferromagnetycznego (FMR), anizotropia magnetyczna warstw oraz sprzężenie pomiędzy nieodległymi warstwami ferromagnetycznymi.

     Od roku 2000 rozpocząłem badania magnetycznego azotku galu, materiału który okrzyknięty został nadzieją spintroniki, ze względu na przewidywany ferromagnetyzm w temperaturach pokojowych. Badania GaMnN od początku prowadziłem we współpracy z prof. M.Kamińską z IFD UW, która była inicjatorką rozwoju ammonotermalnej technologii otrzymywania azotków (GaN) w naszym Instytucie. Bazując na tej (objętościowej) technologii udało się uzyskać GaMnN z rekordowo dużą zawartością Mn (do 10%). Własna technologia była podstawą uzyskania materiału do badań, ale korzystaliśmy też z wysokiej jakości monokryształów GaN domieszkowanych Mn (niskie koncentracje Mn) otrzymywanych w Centrum Badań Wysokociśnieniowych PAN oraz kryształów wzrastanych metodami transportu chemicznego na Wydziale Technologii Chemicznej Politechniki Warszawskiej. W wyniku przeprowadzonych badań określiliśmy naturę centrum magnetycznego Mn w GaN, stwierdziliśmy antyferromagnetyczne sprzężenie pomiędzy manganami oraz wykazaliśmy, że obserwowany w GaN z Mn ferromagnetyzm najprawdopodobniej pochodzi od ferromagnetycznych wytrąceń MnxNy. Znaczna część tych badań prowadzona była w ramach projektu europejskiego (5PR) oraz polskiego projektu zamawianego PBZ "Elektronika spinowa".