Введение к работе
Актуальность темы. Исследование плазменных неустойчивостей и нелинейных высокочастотных эффектов в полупроводниках является одним из приоритетных направлений в физике твердого тела. Интерес к этому кругу явлений обусловлен широким использованием методов нелинейной спектроскопии для изучения физических свойств новых материалов, а также практическими потребностями современной твердо -тельной электроники.
Наиболее актуальными являются исследования высокочастотных нелинейных явлений в полупроводниках и их соединениях, широко применяемых для создания новых электронных приборов. Это связано с тем, что из-за сравнительно малой концентрации носителей тока и большого сопротивления в полупроводниках легко создавать значи -тельные электромагнитные поля и сильно неравновесные распределения, необходимые для генерации колебаний. С использованием этих принципов ухе созданы и успешно работает целый ряд электронных приборов, таких как, диоды Ганна, лавинно-пролетные диоды, многие акустоэлектронные системы и т.д.
Благодаря существовании источников мощного высокочастотного электромагнитного излучения становится актуальным изучение различных пороговых явлений, в частности, параметрических взаимодейст -вий. Наиболее сильными, с точки зрения воздействия на твердотельную плазму, являются различные резонансные параметрические эффекты, когда частота вынуаденных колебаний внутренних параметров находится в определенном рациональном соотношении о собственными частотами системы.
В 1981 году Ароновым, Канером и Слуцкиным было предсказано и исследовано новое явление - циклотронный параметрический резонанс (ЦПР) в полупроводниках. Эти авторы рассматривали ВДР в однородном магнитном поле, модулированном во времени с частотой у" , В качестве механизма стабилизации неустойчивости был выбран неквадратичный закон дисперсии электронов. В последующих работах были исследованы другие нелинейные механизмы стабилизации, связанные зависимостью электронных частот релаксации от энергии.
Особый интерес представляет исследование ЩР в двухдолинных (многодолинных) полупроводниках, таких как Gax3nf.xt> и др. Полупроводники такого типа характеризуются /V'-образной вольтамперной характеристикой (ВАХ), которая используется при конструировании полупроводниковых приборов. Исследова-
ния ЩР в подобных полупроводниках не проводилось, хотя в этих соединениях должны возникать ряд интересных особенностей ЩР. Дело в том, что в двухдолинных полупроводниках вторая долина является "ловушкой" для резонансных электронов, благодаря чему и происхо -дат стабилизация неустойчивости. Кроме того,при ЩР в двухдолинном полупроводнике возникает возможность управлять формой N-образной ВАХ, с помощью внешнего постоянного магнитного поля и амплитудой высокочастотной накачки. Благодаря этому обстоятельству появляется ряд интересных особенностей при формировании доменов Ганна в двухдолинных полупроводниках. - возникает возможность контролировать характеристиками ганновской генерации; появляется резонансная особенность в статической проводимости, и формируется резонансная статическая ЭДС в двухдолинных полупроводниках при ЩР.
Вышеуказанные причины, а также широкие прикладные возможности исследования ЦПР в двухдолинных полупроводниках показывают, что эта проблема является актуальной и представляет интерес не только для теории,но и для практики.
Целью диссертационной работы является: теоретическое исследование циклотронного параметрического резонанса в двухдолинных полупроводниках, когда стабилизация ЦПР достигается за счет переходов резонансных электронов во вторую долину; теоретическое изучение эффекта Ганна при ЦПР; исследование ЦПР в двухдолинном полупроводнике в неоднородном магнитном поле.
Научная новизна. В работе исследована как динамика так и кинетика электронов, проводимости при ЦПР в двухдолинном полупроводнике. Показано, что в резонансе все электроны переходят во вторую долину, - функция распределения становится существенно неравновесной. Пороговое значение амплитуды накачки ЦПР существенно ниже, чем в однодолинных полупроводниках. Установлено, что в двухдолинном полупроводнике при ЦПР происходит резкий скачок проводимости в функции постоянного магнитного поля. Установлено, что при ЦПР резонансным образом меняется форма ВАХ двухдолинного полупроводника в зависимости от внешнего постоянного магнитного поля и амплитуды накачки. Показано, что свойства доменных решений существенно зависят от расстройки резонанса и весьма чувствительны к изменениям амплитуды накачки.
Основные результаты диссертации приведены в конце автореферата в разделе "Основные положения и выводы диссертации, выносимые на защиту".
Натчная и практическая значимость. Развитая теория в диссерта-
ции может быть использована в теоретических и экспериментальных исследованиях сильно неравновесных электронных распределений в двухдолинных полупроводниках при ЩР. Кроме того результаты полученные в настоящей диссертации могут быть использованы в генераторах Ганна, для эффективного контроля частотой, интенсивностью и другими характеристиками ганновской генерации.
Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались на Всесоюзном совещании по теории полупроводников ( Ереван, 1987г.), на Всесоюзной конференции по физике полупроводников (Кишинев, 1988 г.), на конференции "Вазимодействие электромагнитных волн с полупроводниками и полупроводниково-диэлектрическими структурами (Саратов, 1988 г.), на Всесоюзном совещании по физике низкихтемператур (Донецк, 1990 г.), на международных конференциях Европейского физического общества (Лиссабон, 1990г.; Регенсбург, 1993 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано II печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения и списка литературы. Она содержит 133 страниц машинописного текста, включая 21 рисунок и список литературы из 76 наименований.
