ЭВОЛЮЦИЯ ВОЗМУЩЕНИЯ ОПОРНОГО СОСТОЯНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СВЕРХРЕШЕТКИ ВБЛИЗИ ПОРОГА ГЕНЕРАЦИИ

В работе исследована эволюция возмущения равновесного состояния полупроводниковой сверхрешетки под действием приложенного постоянного напряжения вблизи порога генерации как в случае воздействия на систему внешнего наклонного магнитного поля, так и при его отсутствии. Для описания поведения малых возмущений стационарного состояния во времени и пространстве в работе проведена линеаризация уравнений, описывающих динамику полупроводниковой сверхрешетки. Показано, что при увеличении приложенной к сверхрешетке разности потенциалов коэффициент затухания возмущения уменьшается и стремится к нулю по мере приближения величины приложенного напряжения к пороговому значению. При этом приложенное внешнее магнитное поле оказывает существенное влияние как на величину порогового напряжения, так и на частоту колебаний возмущения и на его пространственное распределение. Для описания динамики возмущения в работе используется оператор, полученный путем линеаризации основных уравнений, описывающих динамику системы вблизи стационарного во времени состояния равновесия.
 

Литература

1. Esaki Leo and Tsu R. Superlattices and negative differential conductivity in semiconductors // IBM Journal of Research and Development. 1970. Vol. 14, No 1. P. 61.

2. Романов Ю.А. О нелинейных эффектах в периодических полупроводниковых структурах // Оптика и спектроскопия. 1972. Т. 33. C. 917.

3. Mourokh L.G., Horing N.J.M., Romanov Y.A., Romanova Ju.Yu. Nonlinear terahertz  oscillations in a semiconductor superlattice // Journal of Applied Physics. 2001. Vol. 89, No 7. P. 3836.

4. Horing N.J.M., Lei X.L. and Cui H.L. Theory of negative differential conductivity in a superlattice miniband // Phys Rev. Lett. 1991. Vol. 66, No 25. P. 3277.

5. Демидов Е.В. Романов Ю.А. Нелинейная проводимость и вольт-амперные характеристики двумерных полупроводниковых сверхрешеток // Физика и техника полупроводников. 1997. Т. 31, No 3. P. 308.

6. Романова Ю.Ю., Романов Ю.А. Автоколебания в полупроводниковых сверхрешетках // ЖЭТФ. 2000. Т. 118, No 5. P. 1193.

7. Greenaway M.T., Balanov A.G., Scholl E., and Fromhold T.M.  ̈ Controlling and enhancing terahertz collective electron dynamics in superlattices by chaos-assisted miniband transport // Phys. Rev. B. 2009. Vol. 80. 205318.

8. Hyart Timo, Mattas J. and Alekseev Kirill N. Model of the influence of an external magnetic field on the gain of terahertz radiation from semiconductor superlattices // Phys. Rev. Lett. 2010. Vol. 103, No 117401.

9. Пискарев В.И., Синицын М.А., Шашкин В.И., Явич Б.С., Яковлев М.Л., Белянцев А.М., Игнатов А.А. Новые нелинейные высокочастотные эффекты и ОДП s-типа в многослойных гетероструктурах // Письма в ЖТФ. 1986. Т. 43, No 7. P. 339.

10. Ignatov А.А. and Romanov Y.A. Nonlinear electromagnetic properties of semicon-ductors with superlattice // Phys.St. Sol. 1976. Vol. 73. P. 327.

11. Романова Ю.Ю., Романов Ю.А. Блоховские колебания в сверхрешетках. Проблема терагерцового генератора // Физика и техника полупроводников. 2005. Т. 39, No 1. C. 162.

12. Зинченко Д.И., Ноздрин Ю.Н., Андронов А.А., Додин Е.П. Транспорт в сверхрешетках gaas/alxga1-xas с узкими запрещенными мини-зонами: низкочастотная отрицательная дифференциальная проводимость и токовые осцилляции // Физика и техника полупроводников. 2009. Т. 43, No 2. C. 248.

13. Balanov A.G., Fowler D., Patane A., Eaves L., Fromhold T.M. Bifurcations and chaos in semiconductor superlattices with a tilted magnetic field // Phys. Rev. E. 2008. Vol. 77, No 2. 026209.

14. Selskii A.O., Koronovskii A.A., Hramov A.E., Moskalenko O.I., Alekseev K.N., Greenaway M.T., Wang F., Fromhold T.M., Shorokhov A.V., Khvastunov N.N., and Balanov A.G. Effect of temperature on resonant electron transport through stochastic conduction channels in superlattices // Phys. Rev. B. 2011. Vol. 84. 235311.

15. Fromhold T.M., Patane A., Bujkiewicz S., Wilkinson P.B., Fowler D., Sherwood D., Stapleton S.P., Krokhin A.A., Eaves L., Henini M., Sankeshwar N.S., and Sheard F.W. Chaotic electron diffusion through stochastic webs enhances current flow in superlattices // Nature. 2004. Vol. 428. P. 726.

16. Wacker R. Semiconductor superlattices: A model system for nonlinear transport // Physics Reports. 2002. Vol. 357. P. 1.

17. Bonilla L.L. and Teitsworth Stephen W. Nonlinear wave methods for charge transport. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2010.

18. Баланов А.Г., Короновский А.А., Сельский А.О., and Храмов А.Е. Влияние температуры на дрейфовую скорость электронов в полупроводниковой сверхрешетке в продольном электрическом и наклонном магнитном полях // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2010. Т. 18, No 3. C. 128.

19. Wacker A. Semiconductor superlattices: A model system for nonlinear transport // Physics Reports. 2002. Vol. 357. P. 1.

20. Raspopin A.S., Zharov A.A., and Cui H.L. Spectrum of electromagnetic excitations in a dc-biased semiconductor superlattice // Journal of Applied Physics. 2005. No 98. 103517.

 

Статус: 
одобрено к публикации
Краткое содержание (PDF):