Твердотельная электроника миллиметрового и

субмиллиметрового диапазонов

1988

НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ ФАЗЕРНОЙ ГЕНЕРАЦИИ ГИПЕРЗВУКА В РУБИНЕ

Ганапольский Е. М., Маковецкий Д. Н.

6-15

Экспериментально обнаружено возникновение детерминированного акустического хаоса в квантовом парамагнитном генераторе гиперзвука (фазере) при периодической модуляции накачки. Установлено, что при строго резонансной накачке переход от регулярной генерации к хаотической происходит по сценарию Фейгенбаума. На фазовой плоскости «напряжение модуляции - интенсивность гиперзвукового излучения" экспериментально зарегистрированы проекции трехмерного странного аттрактора генерирующей системы. При отсутствии внешней модуляции в частотном спектре фазерного излучения обнаружены линии с автомодулированной двух- и трехкомпонентной тонкой структурой.

К ТЕОРИИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ПЛАНАРНОМ СЛОИСТО-ПЕРИОДИЧЕСКОМ ВОЛНОВОДЕ

Филиппов Ю. Ф.

15-24

Проведено исследование характеристик электромагнитных волн, распространяющихся в слоисто-периодическом планарном диэлектрическом волноводе конечной толщины, ограниченный с двух сторон вакуумом и составленном из двух последовательно чередующихся диэлектрических слоев с различными проницаемостями и толщинами. Получено дисперсионное уравнение, удовлетворяющее всем граничным условиям. Оно представлено в виде разложения по пространственным гармоникам и волноводным модам. Проведено численное исследование его в длинноволновом приближении, при котором влиянием волноводных мод можно пренебречь. Влияние периодичности приводит к появлению в структуре замедленных волн.

СВЧ ФОТОПРОВОДИМОСТЬ СЛОИСТЫХ КОМПОЗИЦИЙ B_i -S_b

Герасименко В. А., Зорченко В. В., Кондратенко В. В., Федоренко А. И., Халамейда Д. Д.

24-34

В диапазоне частот 119-140 ГГц при гелиевых температурах в магнитных полях до 50 кЭ исследована фотопроводимость (ФП) тонких пленок B_i, S_b и слоистых композиций на их основе. Магнитное поле Н было направлено в плоскости пленки ортогонально току и направлению распространения излучения, электрическое поле волны ориентировалось параллельно Н. В пленках B_i обнаружен фототермомагнитный эффект (ФТМЭ) и положительная ФП при всех значениях Н. Пленки S_b практически не фоточувствительны. В многослойных периодических композициях (15 периодов с шагом ~ 10 нм) ФТМЭ отсутствует, и при II мА наблюдается резонансная по току, магнитному полю и частоте излучения ФП. Предложены два механизма ФП, один из которых предполагает образование двух- или трехмерной сверхрешетки, в формировании которой принимает участие упорядоченная сетка дислокаций несоответствия на границе раздела слоев B_i и S_b.

ЦИКЛОТРОННЫЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАНС В ДВУХДОЛИННОМ ПОЛУПРОВОДНИКЕ В НЕОДНОРОДНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Аронов И. Е., Баранец О. Н., Османов М. О.

34-43

Исследован циклотронный параметрический резонанс (ЦПР) в долинном полупроводнике достаточно больших размеров, когда существенна неоднородность поля накачки в пределах образца. Установлено, что при ЦПР вторая долина является «ловушкой» для резонансно-нагретых электронов и вследствие чего пороговое значение амплитуды накачки при низких температурах существенно понижается. Показано, что возникающее в этом случае неравновесное распределение носителей тока становится неоднородным. Такая неоднородность приводит к появлению статической ЭДС, имеющей резонансный характер. Проведенные численные оценки величины ЭДС для стандартного образца n-Ge, показывают реалистичность экспериментального наблюдения предсказанных эффектов.

СМЕШАННЫЙ СКИН-ЭФФЕКТ В ПЛАСТИНЕ КОМПЕНСИРОВАННОГО МЕТАЛЛА

Макаров Н. М., Мазур В. З., Юркевич И. В., Ямпольский В. А.

44-52

Исследован смешанный скин-эффект в пластине компенсированного металла в параллельном магнитном поле. Изучено распределение электромагнитного поля и проанализирована зависимость поверхностного импеданса от магнитного поля при произвольном соотношении межтолщинной пластины и длиной свободного пробега электронов. Дана физическая трактовка всех участков немонотонной зависимости поверхностного импеданса от магнитного поля. В частности, объяснена экспериментально наблюдающаяся немонотонная зависимость положения минимума импеданса от температуры. Изучена форма резонансных линий при возбуждении ферми-звуковых волн. Теоретические выводы находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными.

ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ ТРАНСФОРМАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И ЗВУКОВЫХ ВОЛН В ВОЛЬФРАМЕ

Ирклиенко Т. М., Королюк А. П., Фалько B. Л., Хижный В. И.

52-62

Исследованы осцилляционные эффекты при трансформации электромагнитной волны в звук в вольфраме, в магнитном поле Н, перпендикулярном поверхности образца, в области частот МГц и полей  кЭ.

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ НАГРЕВ ЭЛЕКТРОННОЙ ПЛАЗМЫ ВАРИЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Ваксер А. И., Погребняк В. А.

62-67

Рассматривается разогрев электронов проводимости варизонных полупроводников внешним СВЧ полем в случае, когда волновой вектор волны параллелен градиенту эффективной массы носителей. Исследованы два физических процесса, формирующих градиент электронной температуры Т и связанную с ним продольную и поперечную (в магнитном поле) термоэдс. Сформулированы условия достижения максимального grad T при СВЧ нагреве варизонных образцов.

О ДВИЖЕНИИ ЛУЧА С ПОПЕРЕЧНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ В ОГРАНИЧЕННОЙ АНИЗОТРОПНОЙ СРЕДЕ

Бакай А. С., Голик А. В.

67-75

В приближении геометрической акустики рассмотрено движение объемной сдвиговой моды колебаний с поляризацией, поперечной двумерной упруго-анизотропной области распространения. Найдено изоморфное отображение на случай распространения луча в изотропной среде. По изотропным отображениям установлен ряд особенностей динамики луча в ограниченной анизотропной среде с кусочно-гладкой границей.

ВОЗБУЖДЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ДВИЖУЩИМИСЯ ЗАРЯДАМИ В ОГРАНИЧЕННЫХ ПЪЕЗОДИЭЛЕКТРИКАХ

Яковенко И. В.

75-78

Исследуется механизм возбуждения поверхностных акустических колебаний источниками электромагнитного излучения необладающими собственной частотой (движущимися зарядами). Показано, что если наряженная частица движется над поверхностью пьезодиэлектрика, то она теряет часть своей энергии на возбуждение поверхностных колебаний Гуляева-Блюштейна, если ее скорость равна фазовой скорости возбуждаемой волны. Получено выражение для потерь энергии такого рода, приведенные количественные оценки показывают, что они вполне обнаружимы. Результаты работы могут быть использованы при экспериментальном изучении поверхностных пьезоакустических колебаний.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ, СОЗДАВАЕМОЕ ЗАРЯДОМ, ДВИЖУЩИМСЯ В ПРОВОДЯЩЕЙ СРЕДЕ

Крохин А. А.

79-90

Вычислено распределение электромагнитного поля, создаваемое зарядом, движущимся в металле. Скорость движения предполагается намного меньше фермиевской. Проанализированы случаи слабой и сильной пространственной дисперсии. Показано, что в чистых металлах реализуется случай сильной пространственной дисперсии, если скорость движения заряда порядка или больше скорости звука. Установлено, что заряд оставляет за собой электромагнитный «шлейф», внутри которого напряженность поля изменяется по степенному закону, а за его пределами – по экспоненциальному.

ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ВОЗБУЖДЕНИИ ЗВУКА В МЕТАЛЛЕ

Ирклиенко Т. М., Королюк А. П., Фалько B. Л., Хижный В. И.

90-96

Изучена пространственно-временная структура акустического сигнала  при его возбуждении электромагнитной волной в магнитном поле , нормальном к поверхности металла. Показано, что параметры поляризации (эллиптичность, угол поворота эллипса поляризации) представляют собой периодические функции Н. Это приводит к осцилляциям измеряемого в эксперименте сигнала. Учет поляризационных эффектов позволяет дать однозначную интерпретацию наблюдаемых явлений при трансформации волн.

ОБРАЗОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ СОЛИТОНОВ ПРИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ВОЛН В ТВЕРДОМ ТЕЛЕ

Булгаков А. А., Ханкина С. И., Яковенко В. М.

96-100

Показана возможность возникновения поверхностных солитонов на границе полупроводник-вакуум в результате тpeхволнового взаимодействия поверхностных поляритонов с волнами пространственного заряда электронного пучка, движущегося над полупроводником.

СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ МАТЕРИАЛЫ В ЗАМЕДЛЯЮЩИХ СИСТЕМАХ КВАНТОВЫХ ПАРАМАГНИТНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

Кондрашин С. К.

100-107

Проведен строгий расчет магнитостатической задачи расстройки поля сверхпроводящей гребенкой, показавший возможность ее применения в КПУ. Создан макет усилителя БВ со сверхпроводящим элементом замедления. Приведены предварительные экспериментальные результаты, позволяющие утверждать о перспективности использования проводящих материалов в ЗС КПУ.

Отдельным важным аспектом применения сверхпроводящих материалов в ЗС КПУ является возможность проведения исследования их в таких устройствах. Предложены методики определения поверхностного сопротивления, нижнего критического поля, распределения по объему сверхпроводящей фазы, показаны их достоинства.

ВОЗБУЖДЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПЛАЗМОНОВ В СЛОИСТОЙ СРЕДЕ НАПРАВЛЕННЫМ ДВИЖЕНИЕМ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА

Буртыка В. М., Ханкина С. И., Яковенко В. М.

107-112

Предсказан и исследован новый механизм неустойчивости электромагнитных колебаний субмиллиметрового диапазона в системе полупроводник-диэлектрик-полупроводник. Он основан на эффекте взаимодействия волн пространственного заряда, возникающих в потоке горячих электронов, с поверхностными плазмонами. Получены дисперсионные соотношения, найдены инкременты нарастания, приведены численные оценки.

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВЕРХПРОВОДНИКИ В РАДИОФИЗИКЕ

Кириченко А. Я., Черпак Н. Т.

112-116

Дан краткий обзор возможных применений высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), имеющих критическую температуру > 77 К, в радиофизических приборах и системах: резонаторах, линиях передачи, радиоприемных устройствах. Приведены полученные авторами результаты измерений температурной зависимости поверхностного импеданса ВТСП керамики типа YBa₂Cu₃O_7-б и Y_bBa₂Cu₃O_7-б; в диапазоне высоких и сверхвыоких частот.

АКУСТИЧЕСКИЙ ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС И СТИМУЛИРОВАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ФОНОНОВ В ГИПЕРЗВУКОВОМ РЕЗОНАТОРЕ ФАБРИ-ПЕРО С ПАРАМАГНИТНЫМИ ЦЕНТРАМИ

Маковецкий Д. Н.

116-127

Теоретически изучены нелинейные процессы гиперзвукового насыщения спиновых систем, принадлежащих примесным парамагнитным центрам, в высокодобротных акустических резонаторах Фабри-Перо. Найдены условия, при которых нелинейность парамагнитной среды в сочетании с сильной внутренней акустической обратной связью в резонаторе приводят к возникновению области температур и магнитных полей со стационарными устойчивыми неоднозначными решениями волнового уравнения (акустическая СВЧ бистабильность). Показано, что в активных (инвертированных) парамагнитных системах такого типа, помимо указанных выше эффектов, возникают также спонтанные расщепления резонансных пиков стимулированного излучения фононов.

ГЕНЕРИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ОГРАНИЧЕННОЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ПЛАЗМЕ В МИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ

Глухов О. В.

127-135

Изучена возможность генерирования продольных колебаний в ограниченном полупроводниковом образце при различных граничных условиях. Рассмотрено влияние элементов внешней цепи, теплового разброса и частоты столкновений носителей на это явление. Дан численный анализ полученных выражений, а также приведен аналитический вид инкрементов нарастания.

ОПТИЧЕСКИЕ И СВЧ СВОЙСТВА МОНОКРИСТАЛЛОВ CdSb ВЫСОКОГО СТРУКТУРНОГО СОВЕРШЕНСТВА

Грицюк Б. Н., Сирота А. В., Халамейда Д. Д.

136-142

Исследованы СВЧ фотопроводимость в магнитном поле до 50 кЭ, гальваномагнитные и оптические свойства нелегированных монокристаллов p- CdSb с N_А-N_д = 1,36·10¹⁵ см^-3 (N_А, N_д – концентрации акцепторов и доноров соответственно) и плотностью дислокаций не более 5·10² см^-2. Методом СВЧ фотопроводимости в миллиметровом диапазоне при Т = 4,2 К изучен циклотронный резонанс. Для трех кристаллографических направлений вычислены циклотронные массы дырок: m_a = (0,298±0,007)m₀, m_b = (0,19±0,01)m₀, m_c = (0,428±0,008)m₀. При изменении тока через образец от 50 мкА до 3 мА для двух направлений //[100] и //[001] обнаружена двойная инверсия резонансного пика фотопроводимости: минимум трансформируется сначала в максимум, а затем снова в минимум. В ориентации //[010] инверсия циклотронной линии происходит один раз.

РАДИОЧАСТОТНЫЙ СПЕКТР И ДЕФОРМАЦИОННОЕ УШИРЕНИЕ ЛИНИЙ ЭПР В АЛЕКСАНДРИТЕ

Кондрашин С. К.

142-150

Актуальной задачей является синтез активных кристаллов для квантовых усилителей мм диапазона. В этой связи обращает на себя внимание синтезируемый в настоящее время методом Чохральского для нужд лазерной техники александрит (BeAl₂O₄:Cr³⁺). Начальное расщепление уровней в кристалле несколько превышает имеющее место в рубине. Существенная аксиальная асимметрия спектра обеспечивает большую величину матричных элементов межуровневых переходов, увеличивает выбор режимов работы. Все это позволяет оптимистично оценивать перспективу использования александрита в КПУ мм диапазона длин волн. В работе рассматривается радиочастотный спектр кристалла. Вычислены значения эффективного g-фактора межуровневых переходов, рассчитаны параметры позволяющие прогнозировать деформационное уширение линий ЭПР.

ОСОБЕННОСТИ ФЛИККЕР-ШУМА СВЧ-ДЕТЕКТОРОВ С ГОРЯЧИМИ НОСИТЕЛЯМИ ЗАРЯДА

Светличный В. М., Стариков А. И., Разовский Н. П.

150-156

Экспериментально обнаружена сильная температурная зависимость фликкер-шума СВЧ-детекторов с горячими носителями заряда, причем спектральная плотность (СП) этого шума увеличивается при понижении температуры. Установлено также, что СП при низких температурах существенно различается при подаче на диод прямого и обратного смешения. Показано, что обнаруженные особенности фликкер-шума объясняются, если предположить, что в создании этого шума принимают участие лишь те носители, которые находятся вблизи контакта малой площади, где происходит разогрев носителей заряда. Кроме того, для объяснения экспериментальных результатов необходимо принять предположение, что параметр Хьюга в формуле для СП фликкер-шума является температурно-зависимой величиной.

ГЕНЕРАЦИЯ СВЧ-ШУМА СТАТИСТИЧЕСКИМИ И ДВИЖУЩИМИСЯ ДОМЕНАМИ В CaAg

Золотарев Е. С., Калмыкова Л. И., Прохоров Э. Д., Скоробогатова С. Н.

156-163

Показано, что на основе диодов со статическими доменами сильного поля могут быть реализованы высокоэффективные источники СВЧ шума в диапазоне 3-100 ГГц со спектральной плотностью мощности шума 10⁵-10⁷ кТ₀, а на основе диодов с междолинным переносом электронов и ударной ионизацией в движущихся доменах могут быть созданы высокоэффективные источники СВЧ шума в метровом и дециметровом диапазонах длин волн.

ПОГЛОЩЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОМ n-ТИПА

Шеховцов Н. А., Вязьмитинов И. А., Петрушин А. А.

166-172

Исследованы экстремальные условия распространения электромагнитной волны в полупроводнике n-типа с низкой концентрацией доноров в отсутствие внешнего магнитного поля. Показано наличие максимального, названного резонансным, поглощения излучения. Экспериментально получено сильное поглощение излучения германием n-типа с  = 35 Омсм на частоте 68 ГГц и с  = 10 Омсм на частоте 17 ГГц.