Взаємодія електромагнітних полів і потоків заряджених часток у напівпровідникових хвилеведучих структурах - Автореферат

Незважаючи на велику кількість робіт, присвячених проблемі взаємодії потоків заряджених часток із плазмою, дотепер залишилися незясованими деякі питання, що стосуються взаємодії просторово розділених електронного потоку й напівпровідникової плазми. Так, за рамками численних досліджень залишилися питання про взаємодію електронних потоків з такими обмеженими напівпровідниковими хвилеведучими структурами, як напівпровідниковий циліндр із поздовжнім отвором, оточений металом або з відкритою поверхнею, шаруватий напівпровідниковий циліндр із поздовжнім отвором, оточений металом або з відкритою поверхнею, металевий хвилевід прямокутного перерізу із частковим плазмовим заповненням - двома напівпровідниковими пластинами, розташованими уздовж широких стінок. Теоретичні результати, отримані в даній роботі, дозволять стимулювати сучасні експериментальні дослідження в області взаємодії електронних потоків з напівпровідниковими хвилеведучими структурами. Усикова НАН України в рамках досліджень, що ведуться по держбюджетним науково-дослідним темам “Електромагнітні та акустичні явища НВЧ діапазону у твердотільних структурах” (шифр “Кентавр-1”, номер держреєстрації 01.96U006109), “Дослідження електромагнітних та акустичних явищ НВЧ діапазону у твердотільних структурах” (шифр “Кентавр-2”, номер держреєстрації 01.00U006335), а також у рамках гранта Президента України для підтримки наукових досліджень молодих вчених “Нелінійності та стаціонарний стан активних електромагнітних хвиль в обмежених структурах з плазмоподібними властивостями” (договір № Ф8/323-2004). Аналітично отримати дисперсійні рівняння для таких структур, як напівпровідниковий циліндр із поздовжнім отвором, оточений металом або з відкритою поверхнею, шаруватий напівпровідниковий циліндр із поздовжнім отвором, оточений металом або з відкритою поверхнею, металевий хвилевід прямокутного перерізу із частковим плазмовим заповненням - двома напівпровідниковими пластинами, розташованими уздовж широких стінок.В другому розділі “Теоретичні методи дослідження власних хвиль і пучково-плазмової взаємодії в напівпровідникових хвилеведучих структурах” викладено основні методи досліджень. Викладено методику гідродинамічного опису плазми зі струмом і електронними потоками; відзначено особливості, які необхідно враховувати при описі плазми твердого тіла. В третьому розділі “Дослідження взаємодії електронних потоків з напівпровідниковими хвилеведучими структурами круглого і прямокутного поперечних перерізів” представлено результати теоретичних досліджень взаємодії нерелятивістських електронних потоків з електромагнітними полями в ізотропних напівпровідникових хвилеведучих структурах круглого і прямокутного поперечних перерізів. Зокрема досліджується взаємодія електронних потоків з такими структурами, як напівпровідниковий циліндр із поздовжнім отвором, оточений металом або з відкритою поверхнею, шаруватий напівпровідниковий циліндр із поздовжнім отвором, оточений металом або з відкритою поверхнею, металевий хвилевід прямокутного перерізу із частковим плазмовим заповненням - двома напівпровідниковими пластинами, розташованими уздовж широких стінок. У результаті чого в широкому діапазоні частот виникає нестійкість повільних хвиль просторового заряду електронного потоку (хвиль Ван-Кампена) із частотою щ = qzv0 (щ - частота сигналу, qz - компонента хвильового вектора уздовж осі z, v0 - швидкість електронів пучка), що поширюються уздовж границі розділу пучок-плазма.У досліджуваних структурах нестійкими можуть бути повільні хвилі просторового заряду пучка двох типів: хвилі Ван-Кампена із частотою щ = qzv0 і циклотронні хвилі із частотою щ = qzv0 - ЩН (аномальний ефект Доплера). При цьому, як і під час відсутності магнітного поля, інкременти нестійкості досягають максимальної величини в умовах резонансу, коли частота хвилі Ван-Кампена або циклотронної хвилі збігається з однією із власних частот власних коливань плазми твердого тіла. Побудовано залежності максимальних значень інкрементів нестійкості хвиль Ван-Кампена й циклотронних хвиль від частоти зіткнень електронів у напівпровіднику й величини зовнішнього постійного магнітного поля. Показано, що збільшення зовнішнього постійного магнітного поля й частоти зіткнень електронів у напівпровіднику приводить до зменшення інкрементів нестійкості розглянутих хвиль. Побудовано залежності інкрементів нестійкості хвиль Ван-Кампена й циклотронних хвиль від поздовжнього хвильового числа, як з урахуванням зіткнень електронів, так і без урахування зіткнень електронів у напівпровіднику.Побудовано гідродинамічну теорію плазмових нестійкостей в ізотропних і магнітоактивних напівпровідникових хвилеведучих структурах круглого і прямокутного поперечних перерізів, що містять потоки заряджених часток. Отримано дисперсійні рівняння, які описують поширення й нестійкості електромагнітних хвиль у розглянутих напівпровідникових хвилеведучих структурах, побудовано спектри власних коливань і залежності інкрементів нестійкості від хвильових чисел. Показано, що пр

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ