Исследование особенностей распространения мощного миллиметрового излучения в полупроводниковой плазме в условиях ударной ионизации

• Автор: Косыгин, Олег Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 156 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВАЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ПЛАЗМОЙ ПОЛУПРОВОДНИКА В УСЛОВИЯХ УДАРНОЙ
ИОНИЗАЦИИ
1Л. Модели полупроводниковой плазмы в условиях
ударной ионизации
1.2. Механизмы ударной ионизации. Образование неравновесной электронно-дырочной плазмы в
"сильных" и "слабых" электрических полях
ГЛАВА 2. УДАРНАЯ ИОНИЗАЦИЯ В ОГРАНИЧЕННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ , КРИТЕРИИ РАЗВИТИЯ ПРОЦЕССА УДАРНОЙ ИОНИЗАЦИИ В ТОНКИХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЭЛЕМЕНТАХ И ПЛЕНКАХ
2.1. Критерии развития процесса ударной ионизации в тонких полупроводниках и полупроводниковых
пленках
2.2. Пороговое поле СВЧ ударной ионизации в ограниченных полупроводниках в присутствии внешнего магнитного поля
2.3. Экспериментальное исследование взаимодействия ионизирующего сверхвысокочастотного поля с замагниченной плазмой тонких полупро-

водников
2.4. Вольт-амперные характеристики ограниченных полупроводниковых элементов во внешних СВЧ электрических и магнитных полях
2.5. Полупроводниковые датчики высоких уровней мощности в миллиметровом диапазоне на эффекте
СВЧ ударной ионизации
ГЛАВА 3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИЛЬНОГО ИОНИЗИРУЮЩЕГО СВЧ ПОЛЯ С МАГНИТОАКТИВНОЙ ПЛАЗМОЙ ТОНКИХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
3.1. Самовоздействие сильного ионизирующего излучения при распространении в пространственнонеоднородной плазме полупроводника
3.2. Экспериментальное исследование явления самовоз-действия сильного высокочастотного излучения
3.3. Ударная ионизация в сильном магнитном поле
в условиях самовоздействия СВЧ излучения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Одно из важных направлений развития современной радиофизики связано с развитием исследований в области высоких частот и мощностей и созданием мощных импульсных генераторных приборов коротковолнового диапазона. В связи с этим возникает потребность в исследовании свойств вещества в сильных полях, а так же особенностей распространения мощного коротковолнового излучения в условиях, когда взаимодействие поля и среды становится существенно нелинейным.
Представляемая диссертационная работа посвящена исследованию нового класса физических явлений, связанных с распространением сильного коротковолнового излучения в полупроводниковой плазме в условиях ударной ионизации. Физически это означает, что ионизационно-рекомбинационные явления в поле волны являются главным фактором, определяющим условия распространения электромагнитного излучения. Фактически, имеет место сильное нелинейное взаимодействие, которое заключается во взаимной корреляции параметров поля и плазмы неравновесных носителей в полупроводнике.
Стационарная ударная ионизация в полупроводниках - явление имеющее место при распространении в полупроводниковой плазме мощного электромагнитного излучения СВЧ диапазона, представляет интерес в связи с выделением и развитием в последнее время ряда направлений фундаментальных исследований в этой области. Это исследования особенностей распространения сильного электромагнитного излучения в частично ионизированной полупроводниковой плазме; исследование эффекта самовоздействия и генерационнорекомбинационных явлений при распространении в полупроводниковой плазме ионизирующего коротковолнового излучения; исследования в

В работах [49-53,71] был проведен расчет кинетических коэффициентов и функции распределения горячих носителей для антимонида и арсенида индия, показавший, что в не очень сильных полях асимптотика функции распределения совпадает с (1.2.12), а в области полей когда е > Ы20 - с (1.2.13).
В работе Баррафа [46] были проведены численные расчеты функции распределения из решения кинетического уравнения с учетом рассеяния на оптических фононах, длина свободного пробега полагалась постоянной. Здесь, для случая слабых полей, были получены выражения типа (1.2.3). Константы длины свободного пробега и пороговой энергии ионизации были включены в теорию Баррафа как подгоночные параметры. Численные значения коэффициентов ионизации, рассчитанные в [46], долгое время использовались для сравнения эксперимента с теорией.
Теория ударной ионизации в узкощелевых полупроводника 1п8Ь и 1пАз была создана Думке [29], который обратил внимание на фокусирующее действие полярно-оптического рассеяния электронов. При полярном взаимодействии с оптическими фононами частота рассеяния электронов на малые углы значительно больше частоты рассеяния на большие углы. По этой причине электрон может десятки раз сталкиваться с фононом практически не меняя направление своего движения в пространстве волновых векторов. Поэтому рассеяние на малые углы приводит лишь к расплыванию распределения электронов, для описания которого вводился энергетический коэффициент диффузии. В ходе решения уравнения непрерывности для высокоэнер-