Влияние переменного электрического поля на распространение уединенных электромагнитных волн в полупроводниковых сверхрешетках

• Автор: Федоров, Эдуард Геннадиевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 142 с. : ил

Содержание
Содержание
Введение

Глава 1. Нелинейные электромагнитные волны в полупроводниковых

квантовых сверхрешетках (обзор литературы)

Глава 2. Влияние переменного электрического поля на форму

уединенных электромагнитных волн в сверхрешетке

§ 2.1. Влияние электрического поля кноидальной волны на форму уединенной волны в сверхрешетке со стандартным электронным энергетическим спектром . .35 § 2.2. Влияние электрического поля нелинейной волны на форму уединенной волны в сверхрешетке с электронным энергетическим спектром, содержащим вторую
гармонику

§ 2.3. Влияние электрического поля кноидальной волны на

время пробега солитона при учете столкновений
Выводы
Г лава 3. Влияние переменного электрического поля на динамику уединенных волн в сверхрешетке, содержащей слой с повышенной концентрацией электронов. Случай стандартного
энергетического спектра
§3.1. Взаимодействие диссипативного солитона со слоем с повышенной концентрацией электронов в сверхрешетке под влиянием гармонического электрического поля . . 63 § 3.2. Динамика диссипативного солитона в сверхрешетке под
влиянием поля кноидальной волны
§ 3.3. Влияние гармонического электрического поля на динамику 2л -солитона в сверхрешетке

§ 3.4. Взаимодействие 2к -солитона со слоем с повышенной концентрацией электронов в сверхрешетке под влиянием
электрического поля кноидальной волны
Выводы
Глава 4. Особенности динамики уединенной электромагнитной волны в сверхрешетке, содержащей слой с повышенной концентрацией электронов, под влиянием переменного электрического ПОЛЯ. Случай электронного энергетического спектра, содержащего
вторую гармонику
§ 4.1. Аналитическое исследование динамики уединенной
волны в сверхрешетке
§ 4.2. Численное моделирование распространения уединенной
волны в сверхрешегке
Выводы
Заключение
Благодарности
Приложение 1. Усреднение плотности тока вдоль оси сверхрешетки в
бесстолкновительном приближении
Приложение 2. Усреднение энергии движения электронов вдоль оси
сверхрешетки
Приложение 3. Усреднение плотности тока вдоль оси сверхрешетки с
учетом столкновений
Приложение 4. Доказательство одного тождества
Список литературы

Введение
Актуальность исследования
На протяжении уже трех десятилетий не ослабевает интерес исследователей к полупроводниковым сверхрешеткам (СР). Это связано с уникальностью свойств СР, выгодно отличающих их от однородных полупроводниковых материалов. Благодаря минизонной структуре электронного энергетического спектра полупроводниковых СР в них оказалось возможным наблюдать весьма «тонкие» в экспериментальном плане фундаментальные эффекты, такие, как штарковское квантование энергии электронов, эффект самоиндуцированной прозрачности, отрицательная дифференциальная проводимость, блоховские осцилляции электронов, квантовый эффект Холла.
В 80~х годах XX века успехи в совершенствовании технологий изготовления СР дали стимул к новым интенсивным теоретическим и экспериментальным исследованиям их свойств, в результате чего произошел существенный прорыв в технике вследствие расширения и модернизации элементной базы микроэлектроники.
Успехи лазерной физики и бурное развитие нанотехнологий сегодня оправдывают надежды на практическую реализацию новых электронных устройств на основе полупроводниковых квантовых СР. Эти перспективы имеют непосредственное отношение к одной из важнейших областей науки и техники — информационным технологиям.
Потребности современного общества диктуют, в частности, такие тенденции в развитии информационных технологий, как миниатюризация элементной базы систем обработки информации, увеличение скорости их работы. Одним из направлений исследований, ведущих к созданию вычислительных систем нового поколения, удовлетворяющих высоким требованиям миниатюрности, надежности и быстроты функционирования,

Глава 2. Влияние переменного электрического поля на форму уединенных электромагнитных волн в сверхрешетке
Успехи лазерной физики в области формирования предельно коротких импульсов ЭМ излучения [96—114] стимулировали интерес к проблеме распространения ЭМ УВ в веществе. Например, в [115] исследована возможность распространения ЭМ солитона в металле. По оценкам теоретических работ (см., например, [39, 56]) весьма подходящей средой для распространения ЭМ У В может служить полупроводниковая СР.
Основной трудностью на пути экспериментального исследования ЭМ солитонов в СР является их сильное затухание, так что даже при самых благоприятных условиях время пробега солитона не превышает 1(Г'с [44].
Распространяющиеся в СР ЭМ волны нелинейны (см., например, [36, 57, 63-65, 69, 71]). В этой связи представляется актуальным исследовать влияние поля нелинейной периодической (кноидальной) ЭМ волны на форму ЭМ УВ в СР. Далее нами будет показано, что эффект стабилизации параметров солитона в СР может быть достигнут под воздействием электрического поля кноидальной ЭМ волны.
§ 2.1. Влияние электрического поля кноидальной волны на форму уединенной волны в сверхрешетке со стандартным электронным энергетическим спектром [131-133]
1. В данном параграфе исследовано влияние электрического поля Е, = {£,, О, О} кноидальной ЭМ волны на распространение ЭМ УВ с электрическим полем Е = )Е, 0,0} в полупроводниковой квантовой СР, закон дисперсии электронов которой имеет вид (1.1).