Высокочастотные свойства твердых тел

1985

СМЕШЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СИГНАЛОВ В КВАНТОВЫХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ

Игнатов А. А., Орлов Л. К., Романов Ю. А., Шашкин В. И.

3-10

Проведен расчет смесителя с объемным нелинейным элементом, выполненным на основе квантовых периодических структур. Исследован характер изменения коэффициента передачи номинальной мощности в зависимости от величины поля смещения, амплитуды и частоты гетеродина и сигнала. Показано, что зависимости потерь преобразования от амплитуд полей имеют существенно немонотонный характер и характеризуются наличием особенностей, поведение которых существенно зависит от параметров структуры. Проанализированы преимущества указанных структур для целей преобразования частоты по сравнению с используемыми в настоящее время устройствами.

НЕЛИНЕЙНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ТОНКИХ СЛОЕВ С РАЗМЕРНО КВАНТОВАННЫМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ СПЕКТРОМ ЭЛЕКТРОНОВ

Демидов Е. В., Романов Ю. А.

10-19

Вычислена нелинейная проводимость тонких полупроводниковых слоев с размерно квантованным энергетическим спектром поперечного движения электронов в электрическом и квантующем магнитном полях, перпендикулярных к поверхности слоя. В области частот, меньших характерных расстояний между уровнями , но произвольных по отношению к обратному времени релаксации, их населенностей ; проводимость таких слоев в основном реактивная, сильно нелинейная, содержит участки динамической отрицательной дифференциальной проводимости. При низких температурах и частотах () зависимости емкости слоя и тока в нем от приложенного напряжения имеют всплески. С ростом частоты величина всплесков уменьшается и возникают временные осцилляции тока на частотах .

НЕЛИНЕЙНЫЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ СО СВЕРХРЕШЕТКОЙ. СРАВНЕНИЕ ТЕОРИИ С ЧИСЛЕННЫМ ЭКСПЕРИМЕНТОМ

Игнатов А. А., Шашкин В. И.

19-26

В рамках простой модели получены аналитические выражения для высокочастотного нелинейного отклика и корреляционной функции флуктуации скорости носителей тока, адекватно описывающие данные численных экспериментов для одномерных и квазидвумерных сверхрешеток (СР). На основе полученных путем сопоставления с численными данными параметров системы исследован эффект отрицательной дифференциальной проводимости, указывающий на перспективность использования СР для генерации высокочастотного электромагнитного излучения.

НОВЫЕ ТИПЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ В СЛОИСТО-ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СРЕДЕ

Булгаков А. А.

26-33

Рассмотрено распространение сдвиговых звуковых волн в ограниченной слоисто-периодической среде полупроводник - пьезодиэлектрик. Показано, что в таких материалах появляются специфические поверхностные звуковые колебания, амплитуда смещения в которых экспоненциально убывает в обе стороны от границы раздела слоистого материала однородной среды. Кроме того, исследованы свойства колебаний типа волн Лява, когда многослойная среда лежит на упругой подложке. Изучено взаимодействие этих волн с дрейфовыми колебаниями в полупроводнике.

ВОЛНЫ ГЕЛИКОНОВОГО ТИПА В ОГРАНИЧЕННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ

Белецкий Н. Н., Яковенко В. М.

34-41

Теоретически исследовано распространение поверхностных и объемных геликонов в магнитоактивной полупроводниковой плазме, частично заполняющей прямоугольный волновод. Внешнее постоянное магнитное поле проложено поперек длины волновода, параллельно поверхности полупроводника. Найдены законы дисперсии, области существования, поляризации и фазовые скорости объемных и поверхностных геликонов. Показана возможность перехода одних в другие по частотному интервалу.

НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ПРОДОЛЬНЫХ ЗВУКОВЫХ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ ПРИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ЦИКЛОТРОННОЙ НАКАЧКЕ

Аронов И. Е., Канер Э. А.

41-52

Приведен обзор результатов, полученных в последнее время, относящихся к исследованию неустойчивости продольных электромагнитных и звуковых колебаний в полупроводниках при параметрической циклотронной накачке. Найдены инкременты нарастания продольных звуковых и электромагнитных волн. Установлено, что физический механизм нарастания звуковых волн связан с неустойчивостью продольных плазменных колебаний в условиях параметрического резонанса (ПР). Показано, что в полупроводнике в условиях ПР происходит генерация высокочастотного звука, частота которого близка к половине частоты накачки. Численные оценки показывают, что наблюдение этих эффектов вполне доступно современному эксперименту.

РЕЗОНАНСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ЗАМАГНИЧЕННОЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ПЛАЗМЕ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ТЕХНИКЕ МИЛЛИМЕТРОВЫХ И СУБМИЛЛИМЕТРОВЫХ ВОЛН

Лауринавичюс А. К.

52-66

Приведен обзор физических принципов построения и некоторых способов технической реализации резонансных полупроводниковых управляющих устройств миллиметрового и субмиллиметрового диапазона длин волн. Действие этих устройств основано на циклотронном и магнитоплазменном резонансах, а также резонансе Фабри-Перо. Такой выбор обусловлен тем, что эти резонансные явления наиболее характерны для замагниченной полупроводниковой плазмы.

НЕЛИНЕЙНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ, В УЗКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ

Ханкина С. И., Яковенко В. М.

66-70

Изучено нелинейное взаимодействие направленного потока электронов, созданного постоянным электрическим полем, с поперечными электромагнитными колебаниями в твердотельной плазме. Нелинейное взаимодействие осуществляется в результате не квадратичного характера закона дисперсии носителей тока в полупроводнике.

СПИН-СПИРАЛЬНЫЕ ВОЛНЫ КОНЕЧНОЙ АМПЛИТУДЫ В ПРОВОДЯЩИХ ФЕРРОМАГНЕТИКАХ

Басс Ф. Г., Насонов Н. Н.

71-84

Рассмотрены одномерные электромагнитные волны, распространяющиеся в проводящих ферромагнетиках вдоль постоянного магнитного поля. Анализ проведен в рамках гидродинамического описания плазмы носителей тока. В качестве материального уравнения для намагниченности использовано уравнение Ландау - Лифшица. Получено общее аналитическое решение задачи о распространении нелинейной монохроматической волны в проводящем ферромагнетике. Исследован эффект автомодуляции спин-спиральных волн. Установлено существование и изучены основные характеристики солитонов огибающих спин-спиральные волны в проводящих ферромагнетиках.

ЦИКЛОТРОННАЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

Аронов И. Е., Баранец О. Н.

84-94

Построена теория параметрического резонанса (ПР) в полупроводниках с учетом взаимодействия электронов с объемными рассеивателями. Предсказано новое явление – режим жесткого возбуждения ПР. Исследованы фазовые траектории электронов. Проанализированы механизмы стабилизации параметрической неустойчивости. Найдена форма линии электромагнитного поглощения в условиях ПР. Показано, что поглощение может быть отрицательным.

АНОМАЛЬНОЕ ПРОНИКНОВЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В МЕТАЛЛ В УСЛОВИЯХ ЭФФЕКТА ЗАПАЗДЫВАНИЯ

Баранец О. Н., Макаров Н. М., Ямпольский В. А.

94-103

Построена теория аномального проникновения электромагнитной волны в металл в случае эффекта запаздывания. Показано, что эффект запаздывания приводит к уменьшению амплитуды, изменению фазы поля во всплесках, а также к изменению формы всплеска. Проведен анализ пространственного распределения поля электромагнитной волны в первом всплеске для случая, когда частота внешнего сигнала мала по сравнению с частотой релаксации электронов.

НЕЛИНЕЙНАЯ ТЕРМОЭДС ПРИ МЕЖЗОННОМ ПОГЛОЩЕНИИ СВЕТА В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУРАХ

Гуревич Ю. Г., Юрченко В. Б.

104-110

Исследовано формирование эдс в полупроводниковых гетероструктурах при межзонном поглощении в них достаточно сильной электромагнитной волны, создающей неоднородный разогрев носителей заряда. Установлено, что возникающая в этих условиях термоэдс может совпадать по знаку с эдс, вызываемой разделением неравновесных электронно-дырочных пар встроенным полем структур.

3АТУХАНИЕ МАГНИТОПЛАЗМОНА, РАСПРОСТРАНЯЮЩЕГОСЯ ВДОЛЬ НЕИДЕАЛЬНОЙ ГРАНИЦЫ ДИЭЛЕКТРИК – ПОЛУПРОВОДНИК

Габашвили А. А., Кpoхин А. А., Ямпольский В. А.

110-118

Исследовано затухание поверхностного магнитоплазмона, связанное с рассеянием носителей на границе раздела диэлектрик - полупроводник. Проанализирована зависимость затухания от магнитного поля и параметра зеркальности границы полупроводника. Показано, что электромагнитное поглощение отлично от нуля даже при чисто зеркальном отражении.

ФОТОТЕРМОМАГНИТНЫЙ ЭФФЕКТ И -ПРОВОДИМОСТЬ В МИЛЛИМЕТРОВОМ И СУБМИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНАХ В

Cd_xHg_1-xTe ВБЛИЗИ БЕСЩЕЛЕВОГО СОСТОЯНИЯ

Кичигин Д. А., Хaлaмeйда Д. Д.

118-140

Проведены исследования фототермомагнитного эффекта (ФТМЭ) и -фотопроводимости в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн в массивных n- и -типа образцах и тонких монокристаллических слоях Cd_xHg_1-xTe вблизи бесщелевого состояния, а также в ваpизонных структурах (ВЗС) при гелиевых температурах. Анализируются зависимости ФТМЭ от магнитного поля Н, температуры, падающей СВЧ-мощности.

ПУЧОК ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ ВОЛНОВОДЕ, ЗАПОЛНЕННОМ СТАТИСТИЧЕСКИ НЕОДНОРОДНЫМ ДИЭЛЕКТРИКОМ

Притула Г. М.

141-145

Теоретически исследованы возможности усиления волн в пучке заряженных частиц, проходящем через цилиндрический волновод, заполненный диэлектриком со случайными флуктуациями диэлектрической проницаемости. Показано, что при произвольных масштабах изменения диэлектрической проницаемости и малых ее флуктуациях результат качественно зависит от соотношения между продольным и поперечным волновыми числами.

КРИОГЕННАЯ ЛИНИЯ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЗАДЕРЖКИ СВЧ-СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТА ОБРАЩЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО ЗАТУХАНИЯ ГИПЕРЗВУКА В РУБИНЕ

Ганапольский Е. М., Кенигсберг Н. Л., Королюк А. П., Тараканов В. В.

145-153

Рассмотрено применение эффекта обращения остаточного затухания продольного гиперзвука в рубине для увеличения длительности задержки СВЧ-сигналов. Описана основанная на этом эффекте гиперзвуковая линия задержки сантиметрового радиодиапазона и приведены ее параметры.

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ В МИЛЛИМЕТРОВОМ И СУБМИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНАХ ВОЛН

Мериакри В. В.

153-158

Рассмотрены вопросы использования на миллиметровых и субмиллиметровых волнах таких свойств сегнетоэлектриков, как дихроизм, двулучепреломление, широкий диапазон значений диэлектрической проницаемости. Показано, что наивысшую точность измерений параметров сегнетоэлектриков обеспечивают методы лучеводной спектроскопии. Приводятся наиболее интересные для применений в технике миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов характеристики исследованных сегнетоэлектриков.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОЛОСКОВЫЕ ВОЛНОВОДЫ ДЛЯ КОРОТКОВОЛНОВОЙ ЧАСТИ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА

Вершинина Л. Н., Мериакри В. В., Мурмужев Б. А., Пархоменко М. П., Ушаткин Е. Ф.

158-168

Представлены результаты экспериментальных исследований коэффициента преломления и тангенса угла диэлектрических потерь полимерных материалов, керамик, ферритов и высокоомных полупроводников. На основе указанных материалов созданы и испытаны в диапазоне частот 110-170 ГГц различные варианты диэлектрических полосковых волноводов, а также ряд функциональных устройств, таких как фазовращатели, аттенюаторы, ответвители, ферритовые вентили и др. Феppиты и высокоомные полупроводники могут найти применение в пассивных, активных и управляющих устройствах для интегральных схем коротковолновой части миллиметрового диапазона.

УСТОЙЧИВОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ И ХАРАКТЕР МОДУЛЯЦИИ СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В НЕСТАЦИОНАРНОЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СРЕДЕ

Кац Л. И., Попова В. В., Ревзин Р. М.

168-178

Развивается теория устойчивого преобразования частоты и модуляции электромагнитной волны в слабонестационарной диссипативной среде с временной и пространственной дисперсиями произвольного вида. Полученные общие результаты конкретизированы для случая температурной нестационарности плазмы носителей заряда в полупроводнике, находящемся в сильном внешнем высокочастотном поле. Обсуждаются особенности сверхвысокочастотной модуляции миллиметрового и субмиллиметрового излучения с использованием объемной нестационарности рассматриваемого вида.

АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ МИЛЛИМЕТРОВОГО И СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНОВ В  ПРИ СВЧ-РАЗОГРЕВЕ НОСИТЕЛЕЙ

Виноградов Е. А., Кац Л. И., Сафонов А. А.

178-187

Проведено теоретическое и экспериментальное исследование явления амплитудной модуляции в в субмиллиметровом диапазоне в поле сильной СВЧ волны и сделаны количественные оценки коэффициента глубины модуляции. Показано, что результаты эксперимента хорошо согласуются с данными теории.

ДЕТЕКТОР НА РАЗОГРЕВЕ ЭЛЕКТРОНОВ

Гоцкало М. П., Свич В. А., Топков А. Н., Шеховцов Н. А.

188-191

Исследована пороговая чувствительность детекторов из -типа с разными контактами в режиме детектирования на длине волны 337 мкм и в режиме смешения с промежуточной частотой 1 МГц. Показано, что пороговая чувствительность значительно выше у детекторов с контактами, образованными сплавом, и была не хуже 5·10^-11 Вт·Гц^-1/2 в режиме детектирования и 10^-15 Вт·Гц^-1 в режиме смешения.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ СВЧ-МОЩНОСТИ НА ГОРЯЧИХ ЭЛЕКТРОНАХ

Гечяускас С. И., Бондаренко В. М.

191-198

Рассмотрены конструкции термоэлектрических датчиков мощности микроволн. Сопоставлены расчетные и экспериментальные значения вольт-ваттной чувствительности. Приведены инженерные формулы для расчета чувствительности, учитывающие параметры полупроводника и волновода. Определен коэффициент абсорбции датчиков и максимальная допустимая мощность в волноводе по заданной температуре рабочего контакта чувствительного элемента.

МИКРОВОЛНОВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА НА ДИОКСИДЕ ВАНАДИЯ

Бондаренко В. М., Гечяускас С. И.

199-210

Рассмотрены возможности применения диоксида ванадия в микроволновой технике. Описаны принципы действия, конструкции и результаты экспериментальных исследований различных приборов для измерения мощности микроволн, а также функциональных СВЧ-устройств.

БИГАРМОНИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ДИОДОВ ГАННА НА ПРОЛЕТНОЙ МОДЕ

Цвирко Ю. А., Чайка В. Е., Жембровская Н. В.

210-216

Рассматривается работа диодов Ганна на пролетной моде в бигармоническом режиме на частотах, близких к предельной для существования эффекта Ганна. Показана возможность получения высоких значений отрицательной проводимости и КПД по второй гармонике при наличии отрицательной проводимости по первой. Исследована также возможность работы на третьей гармонике пролетной частоты.

НЕЛИНЕЙНАЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЛПД

Земляк А. М.

216-220

На основе уравнений для полупроводниковой структуры и некоторых упрощений построена аналитическая модель ЛПД, учитывающая все основные виды нелинейности. Модель основана на приведении исходной системы уравнений в частных производных к системе обыкновенных дифференциальных уравнений бесконечного порядка и последующей редукции этой системы. Получены выражения для токов проводимости внутри диода и гармоник тока, наведенного во внешней цепи. Построенная модель позволяет рассчитать все характеристики ЛПД и исследовать различные режимы работы диода.

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК GaAs И InP МЕТОДОМ МОНТЕ – КАРЛО

Белоусов Н. П., Чайка В. Е.

220-229

Методом Монте- Карло на основе GaInP модели зонной структуры GaAs и InP проведено исследование границы существования эффекта Ганна в режиме большого (ОНОЗ) и малого сигналов. Показано, что в режиме большого сигнала основным ограничением частотного предела является скорость потери энергии электронами в -долине. Исследованы приконтактные явления для различных типов контактов.

О ВОЗМОЖНОСТИ МАКРОСКОПИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ТОКА В СРЕДЕ С S-ОДП

Терентьева Н. А.

229-233

Предлагается использовать исследование поведения системы с ОДП неустойчивой относительно непотенциальных возмущений для микроскопического анализа поведения среды с S-ОДП.

ШИРОКОПОЛОСНЫЕ ДЕТЕКТОРНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ДИОДАХ С БАРЬЕРОМ ШОТТКИ МИЛЛИМЕТРОВОГО И СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНОВ ВОЛН

Гассанов Л. Г., Назаренко Л. С., Май В. И., Сенченко В. В., Денисов А. Г.

233-240

Проведен анализ и оптимизация высокочувствительных детекторных устройств на диодах с барьером Шоттки. Измерены импедансы диодов с барьером Шоттки в миллиметровом диапазоне волн. Описаны инструкции детекторных устройств.

МАЛОШУМЯЩИЙ СВЧ-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВНИЗ НА ДЖОЗЕФСОНОВСКОМ КОНТАКТЕ

Гаевский В. С., Денисов А. Г., Кузенков С. П., Назаренко Л. С.

240-252

Описана экспериментальная СВЧ-приемная система трехмиллиметрового диапазона, содержащая преобразователь частоты вниз на ДК и охлаждаемый до температуры 12 К параметрический усилитель семисантиметрового диапазона волн в качестве первого каскада усилителя промежуточной частоты (УПЧ). Получена шумовая температура системы =100 К при шумовой температуре УПЧ 20 К и частотной полосе УПЧ 500 МГц.

ОБ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗОТЕРМ АДСОРБЦИИ БИОПОЛИМЕРОВ В РАМКАХ ТЕОРИИ РАСЧЕТА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ГЕТЕРОГЕННЫХ СМЕСЕЙ

Щеглова Т. Ю.

252-256

Проанализированы диэлектрические изотермы адсорбции в рамках теории расчета диэлектрической проницаемости гетерогенных систем. Экспериментально полученные зависимости комплексной диэлектрической проницаемости от влагосодержания ряда глобулярных белков в ДНК сопоставлены с расчетными кривыми для простейших модельных систем искусственных диэлектриков. Обсуждается модель гетерогенного диэлектрика адекватная системе биополимер - вода по данным рентгеноструктурного анализа.