Основные научные направления теоретической группы (ст. науч. сотр. А.Г. Миронов, доц. М.А. Ормонт) включают
Как известно, исследования частотных зависимостей функций линейного отклика среды (комплексной диэлектрической восприимчивости, проницаемости и проводимости) может дать информацию об особенностях механизмов переноса носителей заряда и о локальной структуре материала. Для многих неупорядоченных материалов (аморфные и легированные полупроводники, полупроводниковые стекла, проводящие полимеры, гранулированные материалы и т.п.) частотная зависимость проводимости в широком интервале частот может быть описана степенной зависимостью. Возрастающая степенная частотная зависимость проводимости обычно свидетельствует о прыжковом механизме электронного переноса. Универсальность степенной зависимости проводимости затрудняет получение информации о конкретных особенностях механизма переноса. По этой причине исследования отклонений от универсальности и нахождение их связи со структурными особенностями материала и с особенностями переноса играют важную роль.
Интересным новым объектом служат так называемые полупроводниковые сверхрешетки с контролируемым беспорядком, в которых беспорядок обусловлен случайными вариациями толщин квантовых ям, задаваемыми ЭВМ в процессе роста в соответствии с программой, определяющей реализацию и амплитуду флуктуаций положения уровней размерного квантования в ямах сверхрешетки. Многие из исследуемых структур (в частности, экспериментально исследуемые сверхрешетки с контролируемым беспорядком) являются мезоскопическими; в отличие от макроскопических систем, такие структуры содержат сравнительно небольшое число структурных единиц, флуктуации их характеристик велики, и для их описания нельзя использовать стандартный статистический подход. Для мезоскопических систем возможность контролируемого введения беспорядка оказывается особенно важной - она позволяет получать серии образцов, отвечающих одной и той же реализации беспорядка, но разным его масштабам (своеобразное клонирование неупорядоченных структур).
Изучаются проблемы локализация электронных состояний в таких структурах, аномалии квантовых (прыжковых) явлений переноса, нелинейное экранирование, электронные фазовые переходы, связанные с возникновением мезоскопических электронных структур за счет кулоновского взаимодействия. Ряд особенностей явлений переноса, предсказываемых для таких структур, обусловлен виртуальными процессами с участием промежуточных локализованных состояний.
Одна из задач теоретической группы состоит в построении теории квантового электронного транспорта в полупроводниковых материалах со сложной структурой (неупорядоченных полупроводниковых микро- и наноструктурированных материалах, в том числе в композитах, органических полупроводниках и полупроводниковых полимерах), которые весьма перспективны для создания тонкопленочных транзисторов, светодиодов и эффективных термоэлектрических преобразователей. Возможности применения таких материалов в полупроводниковой электронике существенно зависят от их морфологии и структурных характеристик, связанных с особенностями их фундаментальных свойств, определяемых эффектами беспорядка, кулоновскими и квантово-размерными эффектами.