З"ясування фізичної природи нелінійних електродинамічних процесів, що відбуваються при взаємодії високих частот пружних хвиль з твердотільною плазмою напівпровідників. Розробка фізичних основ оптимізації електрофізичних параметрів ВЧ газового розряду.
Аннотация к работе
Проблема взаємодії різних типів хвиль, які розповсюджуються в тій чи іншій системі з електронно-дірковою плазмою твердих тіл є одним із актуальних завдань сучасної радіофізики, що дає змогу детального вивчення релаксаційних процесів у конденсованому стані речовини, а також механізмів виникнення ряду електронно-хвильових явищ, які супроводять розповсюдження цих хвиль через динамічне нелінійне середовище. У системі з електронними потоками виникає ряд електродинамічних (ЕД) явищ, таких як дифракція, затухання, підсилення та генерація деяких типів хвиль, фізична природа яких зумовлена різними механізмами взаємодії їх з носіями, у тому числі черенковським випромінюванням тієї чи іншої хвилі зарядом, який рухається з "надхвильовою" швидкістю. Вивчення таких явищ уперше було проведено в газорозрядній електронно-іонній плазмі, де можливе поширення багатьох типів хвиль, і присутність електронних потоків або пучків може привести до виникнення різних типів нестійкості: затухання, наростання чи генерації деяких хвиль у системі. Це дозволяє використовувати вивчення взаємодії ВЧ пружних хвиль з плазмою твердих тіл як ефективний метод дослідження її фундаментальних фізичних характеристик: структури енергетичного спектру, механізмів електрон-фононної взаємодії, ангармонізму міжатомних сил тощо, і застосовувати їх у розробці електронно-хвильових систем, де реалізується така взаємодія. Сучасні досягнення радіофізики, які знайшли широке теоретичне та практичне застосування, дають змогу приступити до вивчення тонких механізмів взаємодіі електромагнітних і пружних хвиль із плазмою твердих тіл в умовах виникнення нелінійних ЕД резонансних явищ, зумовлених квантуванням енергії носіїв струму в провідних кристалах, які можуть виявитися ефективним інструментом визначення параметрів енергетичного спектру носіїв струму і механізмом впливу на саму хвилю.Для непєзоелектричного провідного середовища з характерною електрон-фононною взаємодією через деформаційний потенціал розглянуто особливості розповсюдження пружних хвиль у плазмі напівпровідників і напівметалів, в умовах, коли енергія електрона як функція його квазіімпульсу має декілька мінімумів, що дає можливість здійснюватися міждолинним переходам носіїв заряду і виникненню, завдяки цьому, явища переносу ними енергії в напрямку розповсюдження хвилі. Для пєзоелектричного середовища із сильною електрон-фононною взаємодією через пєзопотенціал дано феноменологічний опис умов виникнення електродинамічних явищ, зумовлених нелінійною взаємодією пружних хвиль із електронно-дірковою плазмою анізотропного провідного середовища, унаслідок чого відбувається передача енергії імпульсу фононів носіями струму і виникають постійні складові руху електронів у напрямку групової швидкості хвиль (акустоелектричний (АЕ) ефект). Розглянуто умови виникнення явища підсилення пружної хвилі дрейфом носіїв заряду з "надхвильовою" швидкістю, яке зумовлено у випадку низьких часто-черенківським випромінюванням обємного заряду, сформованого самою хвилею, або окремими електронами - у разі високих частот. Показано, що в квантуючому магнітному полі, коли енергетичний спектр стає дискретним і утворюються рівні Ландау, виникає ряд магніторезонансних ефектів, зумовлених квантуванням колового руху електронів, природа виникнення яких зумовлена різними механізмами взаємодії носіїв з електромагнітною хвилею. Показано, що дисипація енергії W пружної хвилі пропорційна 1/s і в області провідностей wtm wc (wc-частота релаксації) поле обємних зарядів не виникає і при QR>1 дисипація електромагнітної хвилі пропорційна 1/ w2, це зумовлено тим, що пружна хвиля l> Ге величина ЕАЕ=Wm / u s L не залежить від w, k, бо хвиля повністю затухає в кристалі й ЕАЕ визначається енергією W, яка поглинається в одиниці обєму.Розроблено метод дослідження нелінійних ЕД явищ у твердотільній плазмі, заснований на ефекті захоплення носіїв заряду ВЧ пружною хвилею та АЕ детектування сигналу в кристалах провідників, який є більш чутливим та інформативним і є ефективним інструментом вивчення процесів електронно-хвильової взаємодії в плазмі напівпровідників, металів та напівметалів. Проведено комплексне дослідження нелінійних процесів взаємодії пружних хвиль з електронно-дірковою плазмою напівпровідників, металів та напівметалів і ЕД явищ, які супроводжують цю взаємодію, в умовах впливу температури, електричних і магнітних полів, концентрації носіїв заряду. У плазмі нормальних (нефотопровідних) напівпровідників уперше знайдено й досліджено явище поперечного пружноелектричного ефекту, який досягає величини 0,8 поздовжнього й зумовлений: у сильних пьєзонапівпровідниках - анізотропією пєзоелектричної взаємодії, а в напівпровідниках із переважно деформаційним механізмом - дифракційною трансформацією поздовжніх пружних хвиль у "квазіпоперечні." У монокристалах напівпровідників знайдено й досліджено нове фізичне явище АМЕ ефекту, який започатковує клас нелінійних диференційних ЕД явищ, зумовлених дисперсією електронно-хвильової