ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)


For citation:

Makarov V. V., Koronovskii A. A., Kurkin S. A., Levin J. I., Moskalenko O. I., Maksimov V. V., Hramov A. E., Balanov A. G. Bifurcations and transitions to chaos in superlattice coupled to external resonator. Izvestiya VUZ. Applied Nonlinear Dynamics, 2013, vol. 21, iss. 5, pp. 40-50. DOI: 10.18500/0869-6632-2013-21-5-40-50

This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY 4.0).
Full text:
(downloads: 49)
Language: 
Russian
Article type: 
Article
UDC: 
182:621.385.6

Bifurcations and transitions to chaos in superlattice coupled to external resonator

Autors: 
Makarov Vladimir Vladimirovich, Saratov State University
Koronovskii Aleksei Aleksandrovich, Saratov State University
Kurkin Semen Andreevich, Innopolis University
Levin Jurij Ivanovich, Saratov State University
Moskalenko Olga Igorevna, Saratov State University
Maksimov Valerij Vladimirovich, Federal state Autonomous educational institution of higher professional education "Samara national research University named after academician S. P. Korolev (Samara University)
Hramov Aleksandr Evgenevich, Innopolis University
Balanov Aleksandr Gennadevich, Loughborough University
Abstract: 

In this letter we study nonlinear dynamics and transition to chaos in semiconductor superlattice coupled to external linear resonator. We have shown that such system demonstrates chaotic dynamics in wide range of supply voltage, whereas in autonomous superlattice only periodical dynamics exists. Revealed that transition to chaos in system goes through intermittency

Reference: 
  1. Esaki L., Tsu R. Superlattices and negative differential conductivity in semiconductors // IBM Journal of Research and Development. 1970. Vol. 14, № 1. P. 61.
  2. Tsu R. Superlattices to Nanoelectronics. Elsevier. 2005.
  3. Овсянников M.И., Романов Ю.А., Шабанов В.H., Логинова Р.Г. Полупроводниковые периодические структуры // Физика и техника полупроводников. 1970. Т. 4, № 12. C. 2225. 
  4. Шик А.Я. Сверхрешетки–периодические полупроводниковые структуры // Физика и техника полупроводников. 1974. Т. 8. С. 1841.
  5. Bonilla L.L., Grahn H.T. Non-linear dynamics of semiconductor superlattices // Rep. Prog. Phys. 2005. Vol. 68. P. 577.
  6. 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., Sheard F.W. Chaotic electron diffusion through stochastic webs enhances current flow in superlattices // Nature. 2004. Vol. 428. P. 726.
  7. 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, № 2. P. 026209.
  8. 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., Balanov A.G. Effect of temperature on resonant electron transport through stochastic conduction channels in superlattices // Phys. Rev. B. 2011. Vol. 84. P. 235311.
  9. Баланов А.Г., Гринавей М.Т., Короновский А.А., Москаленко О.И., Сельский А.О., Фромхолд Т.М., Храмов А.Е. Влияние температуры на нелинейную динамику заряда в полупроводниковой сверхрешетке в присутствии магнитного поля // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2012. Vol. 141, № 5. P. 960.
  10. Wacker A. Semiconductor superlattices: a model system for nonlinear transport // Physics Reports. 2002. Vol. 357. P. 1.
  11. Waschke C., Roskos H.G., Schwedler R., Leo K., Kurz H., Kohler K. Coherent submillimeter-wave emission from Bloch oscillations in a semiconductor superlattice // Phys. Rev. Lett. 1993. Vol. 70. P. 3319.
  12. Дмитриев А.С., Панас А.И., Старков С.О. Динамический хаос как парадигма современных систем связи // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. 1997, № 10. С. 4.
  13. Дмитриев А.С., Панас А.И. Динамический хаос: новые носители информации для систем связи. М.: Физматлит, 2002.
  14. Короновский А.А., Москаленко О.И., Храмов А.Е. О применении хаотической синхронизации для скрытой передачи информации // Успехи физических наук. 2009. Т. 179, № 12. С. 1281.
  15. Трубецков Д.И., Кузнецов С.П., Рыскин Н.М., Храмов А.Е. Сложная динамика распределенных систем сверхвысокочастотной электроники // В кн. «Нелинейные волны’2004» / Под ред. Гапонова-Грехова А.В., Некоркина В.И. Н. Новгород: ИПФ РАН, 2005.
  16. Дмитриева Т.В., Рыскин Н.М., Титов В.Н., Шигаев А.М. Сложная динамика простых моделей электронно-волновых систем // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1999. Т. 7, № 6. С. 66.
  17. Кузнецов С.П. Нелинейная динамика лампы обратной волны: автомодуляция, мультистабильность, контроль // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2006. Т. 14, № 4. С. 3.
  18. Nusinovich G.S., Vlasov A.N., Antonsen T.M. Nonstationary phenomena in tapered gyro-backward-wave oscillators //Phys.Rev.Lett. 2001. Vol. 87, № 21. P. 218301.
  19. Hramov A.E., Koronovskii A.A., Kurkin S.A., Makarov V.V., Gaifullin M.B., Alekseev K.N., Alexeeva N., Greenaway M.T., Fromhold T.M., Patane A., Kusmartsev F.V., Moskalenko O.I., Balanov A.G. Effect of a resonator on high-frequency electron dynamics in semiconductor superlattices // Submitted to Phys.Rev.Lett. 2013.
  20. Takens F. Detecting strange attractors in dynamical systems and turbulence// In book «Lectures Notes in Mathematics» / Eds D. Rand and L.-S. Young. N.-Y.: Springler– Verlag, 1981. P. 366.
  21. Берже П., Помо И., Видаль К. Порядок в хаосе. М.: Мир, 1991.
  22. Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. М.; Ижевск: РХД, 2000.
  23. Materassi D., Basso M. Time scaling of chaotic systems: Application to secure communications // International Journal of Bifurcation and Chaos. 2008. Vol. 18, № 2. P. 567.
  24. Moskalenko O.I, Koronovskii A.A., Hramov A.E. Generalized synchronization of chaos for secure communication: Remarkable stability to noise // Phys. Lett. A. 2010. Vol. 374. P. 2925.
Received: 
12.02.2013
Accepted: 
08.05.2013
Published: 
31.12.2013
Short text (in English):
(downloads: 34)