Переходное излучение нестационарных волн электронным сгустком, пересекающим двумерный электронный газ

Исследовано переходное излучение нестационарных негармонических электромагнитных волн при движении нерелятивистского сгустка электронов через две плазмоподобные среды, разделенные двумерным электронным газом. Вычислен вектор Пойнтинга низшей нестационарной гармоники. Показано, что анализ переднего ф...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Вопросы атомной науки и техники
Datum:	2006
Hauptverfasser:	Аверков, Ю.О., Яковенко, В.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2006
Schlagworte:	Релятивистская и нерелятивистская плазменная СВЧ-электроника
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80434
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Переходное излучение нестационарных волн электронным сгустком, пересекающим двумерный электронный газ / Ю.О. Аверков, В.М. Яковенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 5. — С. 10-14. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80434
record_format	dspace
spelling	Аверков, Ю.О. Яковенко, В.М. 2015-04-17T19:22:34Z 2015-04-17T19:22:34Z 2006 Переходное излучение нестационарных волн электронным сгустком, пересекающим двумерный электронный газ / Ю.О. Аверков, В.М. Яковенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 5. — С. 10-14. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1562-6016 PACS: 52.40.Mj https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80434 Исследовано переходное излучение нестационарных негармонических электромагнитных волн при движении нерелятивистского сгустка электронов через две плазмоподобные среды, разделенные двумерным электронным газом. Вычислен вектор Пойнтинга низшей нестационарной гармоники. Показано, что анализ переднего фронта результирующего сигнала дает возможность получать информацию о свойствах двумерного электронного газа. Досліджено перехідне випромінювання нестаціонарних негармонійних електромагнітних хвиль при русі нерелятивістського згустку електронів крізь двох плазмових середовищ, що розділені двовимірним електронним газом. Обчислено вектор Пойнтинга нижчої нестаціонарної гармоніки. Показано, що аналіз переднього фронту результуючого сигналу дає можливість одержувати інформацію про властивості двовимірного електронного газу. Transition radiation of nonharmonic nonstationary pulses by an electron bunch that crosses a two-dimensional electron gas at the interface of two plasma media has been investigated. The Poynting vector of the lowest nonstationary harmonic is calculated. It has been shown that the information about properties of a two-dimensional electron gas may be obtained by the analysis of a leading front of the resulting signal. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Релятивистская и нерелятивистская плазменная СВЧ-электроника Переходное излучение нестационарных волн электронным сгустком, пересекающим двумерный электронный газ Перехідне випромінювання нестаціонарних хвиль електронним згустком, що перетинає двовимірний електронний газ Transition radiation of nonstationary waves by an electron bunch that crosses a two-dimensional electron gas Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Переходное излучение нестационарных волн электронным сгустком, пересекающим двумерный электронный газ
spellingShingle	Переходное излучение нестационарных волн электронным сгустком, пересекающим двумерный электронный газ Аверков, Ю.О. Яковенко, В.М. Релятивистская и нерелятивистская плазменная СВЧ-электроника
title_short	Переходное излучение нестационарных волн электронным сгустком, пересекающим двумерный электронный газ
title_full	Переходное излучение нестационарных волн электронным сгустком, пересекающим двумерный электронный газ
title_fullStr	Переходное излучение нестационарных волн электронным сгустком, пересекающим двумерный электронный газ
title_full_unstemmed	Переходное излучение нестационарных волн электронным сгустком, пересекающим двумерный электронный газ
title_sort	переходное излучение нестационарных волн электронным сгустком, пересекающим двумерный электронный газ
author	Аверков, Ю.О. Яковенко, В.М.
author_facet	Аверков, Ю.О. Яковенко, В.М.
topic	Релятивистская и нерелятивистская плазменная СВЧ-электроника
topic_facet	Релятивистская и нерелятивистская плазменная СВЧ-электроника
publishDate	2006
language	Russian
container_title	Вопросы атомной науки и техники
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
format	Article
title_alt	Перехідне випромінювання нестаціонарних хвиль електронним згустком, що перетинає двовимірний електронний газ Transition radiation of nonstationary waves by an electron bunch that crosses a two-dimensional electron gas
description	Исследовано переходное излучение нестационарных негармонических электромагнитных волн при движении нерелятивистского сгустка электронов через две плазмоподобные среды, разделенные двумерным электронным газом. Вычислен вектор Пойнтинга низшей нестационарной гармоники. Показано, что анализ переднего фронта результирующего сигнала дает возможность получать информацию о свойствах двумерного электронного газа. Досліджено перехідне випромінювання нестаціонарних негармонійних електромагнітних хвиль при русі нерелятивістського згустку електронів крізь двох плазмових середовищ, що розділені двовимірним електронним газом. Обчислено вектор Пойнтинга нижчої нестаціонарної гармоніки. Показано, що аналіз переднього фронту результуючого сигналу дає можливість одержувати інформацію про властивості двовимірного електронного газу. Transition radiation of nonharmonic nonstationary pulses by an electron bunch that crosses a two-dimensional electron gas at the interface of two plasma media has been investigated. The Poynting vector of the lowest nonstationary harmonic is calculated. It has been shown that the information about properties of a two-dimensional electron gas may be obtained by the analysis of a leading front of the resulting signal.
issn	1562-6016
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80434
citation_txt	Переходное излучение нестационарных волн электронным сгустком, пересекающим двумерный электронный газ / Ю.О. Аверков, В.М. Яковенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 5. — С. 10-14. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT averkovûo perehodnoeizlučenienestacionarnyhvolnélektronnymsgustkomperesekaûŝimdvumernyiélektronnyigaz AT âkovenkovm perehodnoeizlučenienestacionarnyhvolnélektronnymsgustkomperesekaûŝimdvumernyiélektronnyigaz AT averkovûo perehídnevipromínûvannânestacíonarnihhvilʹelektronnimzgustkomŝoperetinaêdvovimírniielektronniigaz AT âkovenkovm perehídnevipromínûvannânestacíonarnihhvilʹelektronnimzgustkomŝoperetinaêdvovimírniielektronniigaz AT averkovûo transitionradiationofnonstationarywavesbyanelectronbunchthatcrossesatwodimensionalelectrongas AT âkovenkovm transitionradiationofnonstationarywavesbyanelectronbunchthatcrossesatwodimensionalelectrongas
first_indexed	2025-11-26T00:17:40Z
last_indexed	2025-11-26T00:17:40Z
_version_	1850599217020534784
fulltext	ПЕРЕХОДНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ВОЛН ЭЛЕК- ТРОННЫМ СГУСТКОМ, ПЕРЕСЕКАЮЩИМ ДВУМЕРНЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ ГАЗ Ю.О. Аверков, В.М. Яковенко Институт Радиофизики и Электроники им. А.Я.Усикова НАН Украины Харьков, Украина E-mail: yuaver@online.kharkiv.com Исследовано переходное излучение нестационарных негармонических электромагнитных волн при дви- жении нерелятивистского сгустка электронов через две плазмоподобные среды, разделенные двумерным электронным газом. Вычислен вектор Пойнтинга низшей нестационарной гармоники. Показано, что анализ переднего фронта результирующего сигнала дает возможность получать информацию о свойствах двумер- ного электронного газа. PACS: 52.40.Mj 1. ВВЕДЕНИЕ В последнее время большое внимание уделяется вопросам ударного возбуждения негармонических нестационарных импульсов [1,2]. Этот интерес свя- зан с успехами в области генерации видеоимпульсов с помощью широкополосных радаров и с перспекти- вами их использования для передачи информации через сплошные среды [3,4]. Помимо этого, много- численные эксперименты по рассеянию и дифрак- ции видеоимпульсов на мишенях конечных разме- ров показывают, что огибающие полей рассеянных видеоимпульсов быстро изменяются со временем [5- 7]. В работе [8] была показана возможность пере- ходного излучения нестационарных электромагнит- ных волн электронным сгустком, пересекающим структуры типа вакуум-идеальный проводник и плазма-идеальный проводник. Было показано, в частности, что по характеристикам переднего фронта результирующего сигнала можно восстано- вить негауссовский профиль продольной плотности сгустка, а также определить параметры плазменной среды. В данной работе рассматривается возмож- ность определения свойств двумерного электронно- го газа (2DE-газа), образовавшегося на границе раз- дела двух разных полупроводников [9], по характе- ристикам переходного излучения электронного сгустка, пересекающего эту структуру. Следует за- метить, что переходное излучение объемных и по- верхностных электромагнитных волн электрона, пересекающего 2DE-газ исследовалось в работе [10]. Аналогичная задача в квантующем магнитном поле в режиме целочисленного квантового эффекта Холла рассмотрена в [11]. По сравнению с работами [10], [11] выбор электронного сгустка в качестве способа возбуждения электромагнитных волн обес- печивает более интенсивное (чем один электрон) из- лучение. Кроме этого, использование формализма нестационарных решений уравнений Максвелла, предложенного в работе [1], позволяет находить ха- рактеристики исследуемой структуры по переднему фронту сигнала без использования методов спек- трального анализа. 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ Расположим границу раздела сред x 1-xAl Ga As ( n -типа) − GaAs в плоскости 0z = . Полупровод- ник x 1-xn-Al Ga As занимает область 0z < и харак- теризуется постоянной решетки 0,1ε , концентрацией электронов 1n с эффективной массой 1m . Полупро- водник GaAs занимает область 0z > и характери- зуется постоянной решетки 0,2ε , концентрацией электронов 2n с эффективной массой 2m . 2DE-газ с поверхностной плотностью 0sn расположен в плос- кости границы раздела двух сред 0z = . Аксиально- симметричный электронный сгусток движется вдоль оси z со скоростью v c< < (где c - скорость света в вакууме) и пересекает границу раздела сред со сто- роны x 1-xn-Al Ga As . Плотность заряда сгустка зада- дим следующим образом: ( ) 0 0 0, z vtq r t q a b ρϕ ϕ −ж ц ж ц= з ч з ч и ш и ш r , (1) где ( ) ( )1/ 4 2 0 exp 2ϕ η π η−= − − функция Эрмита с индексом “ 0 ”; 2 2x yρ = + − величина радиус- вектора в плоскости границы раздела двух сред; 2a − поперечный радиус сгустка; 2 2b − длина сгустка; 0q − эффективная плотность сгустка, опре- деляемая из условия сохранения количества заряда 0 22 2 beN q a bπ = , (2) где e − заряд электрона; bN − число электронов в сгустке. Так как мы рассматриваем аксиально-сим- метричную задачу, то представим функцию ( )0 aϕ ρ в виде интеграла Фурье-Бесселя: ( ) 2 2 2 0 01/ 4 0 exp 2 a ad J a ρ κϕ κ κ κ ρ π Ґ ж цж ц = −з чз ч з чи ш и ш т , (3) где κ − имеет смысл поперечного волнового векто- ра поля сгустка; ( )nJ x − функция Бесселя с индек- _______________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 5. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (5), с.10-14.10 mailto:yuaver@online.kharkiv.com сом n. Поля сгустка представим в виде бегущего им- пульса следующим образом [8]: ( ) ( ), 1 0, 0 1 ,b j j j E J y dρ κ κ ρ ξ κ κ β ε Ґ = т , (4) ( ) ( )2 0,, 0 0, 0 1 ,j jb j z j y E J d b ε β ξ κ κ ρ κ β ε ξ Ґ− ∂ = ∂т , (5) ( ) ( ), 1 0 ,b j jH J y dφ κ κ ρ ξ κ κ Ґ = т , (6) где ( )z vt bξ = − , ( ) ( ) ( ) ( ) 0, + , exp erfc 2 - exp erfc , (7) 2 j j j j j j k y y k k k ξ ξ κ κ ξ ξ ξ й ж ц = +к з ч к и шл щж ц + − ъз ч ъи шы ( ) ( ) 2 2 2 0, 2 0, exp 22 1 jb j j j k aeN b y k κβ κ κ ε β ж ц− з ч= з ч− и ш , (8) 22 , 2 2 0, 0,1 p j j j j k b v ωκ ε β ε = − − , (9) где 2 , 4p j j je n mω π= − плазменная частота полу- проводника j-типа (где 1,2j = ), а ( )erfc η − допол- нительный интеграл вероятности: ( ) ( )22erfc exp t dt η η π Ґ = −т . Поля излучения могут быть представлены в виде бесконечного набора негармонических нестационар- ных волн следующим образом [8]: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) , 1 0 2 0 , , (10) j mr j m j m j jj j j E d J z d z ρ α κ κ κ ρ κ τ κ τ ∞ = − × ∂ Ψ × ∂ ∂ ∑ ∫ ( ) ( ) ( ) ( ) ( ), 0 0 ,j m j jjr j z m jm z E d J τ κ κ ρ α κ τ Ґ ∂ Ψ = ∂е т , (11) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) , 1 1 0 2 2 , 0, 2 2 1 , , , (12) jj mr j m j m j j p j j j m j jj j d H d J c z z d φ α κ κ κ κ ρ κ τ ω ε τ τ κ Ґ = ґ й щ∂ Ψ к ъ+ Ψґ к ъ∂л ы е т где ( ) ( ) ( ) / 2 1 2 21 1 1 1 1 1 1 1 , m m m zz J z z τ τ τ τ ж ц+ Ψ = −з ч−и ш , (13) ( ) ( ) / 2 (2) 2 22 2 2 2 2 2 2 2 , m m m zz J z z τ τ τ τ ж ц− Ψ = −з ч+и ш , (14) ( ) ( )0 j jz d zκ= , ( ) ( ) 2 ,2 0 2 p jjd c ω κ κ= + , (15) ( ) ( )1 j j d tτ κ= , ( ) ( ) ( ) ( )1 0 0, j j j cd dκ κ ε = . (16) Заметим, что выражения для магнитных полей сгустка (6) и излучения (12) учитывают токи, инду- цированные этими полями в соответствующих сре- дах. Неизвестные коэффициенты ( ) ( )j mα κ находим из следующих граничных условий для тангенциаль- ных составляющих полных электрического и маг- нитного полей: ( ) ( )2 1 0 0 0 z z E Eρ ρ = = − = , (17) ( ) ( )2 1 0 0 4 s z z H H j cφ φ π = = − = − , (18) где sj − ток, индуцированный в 2DE-газе полями сгустка и излучения. В линейном для 2DE-газа при- ближении ток sj определяется следующим образом: ( ) ( )0 ,, ,s s sj t en v tρρ ρ= , (19) где ,svρ находится из линеаризованного уравнения движения для электронов 2DE-газа: ( ) ( ), ,1 ,1 2 ,0, ,0,s b rv e E t E t t m ρ ρ ρρ ρ ∂ й щ= +л ы∂ . (20) Здесь множитель 21 m учитывает тот факт, что 2DE-газ находится в приповерхностном слое в GaAs [9]. Подставив (4), (10) в (20), получим: ( ) ( ) ( )1 0 , ,s sj t d J j tρ κ κ ρ κ Ґ = т , (21) где ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )( ) 2 0 0,1 2 0,1 1 1 1 1 1 22 0 0,11 2 1 1 1 1 11 1 2 , exp erfc 2 exp erfc 2 2exp erfc 2 22 . s s s m m m m e n b y j t m k v k vt k vt b b k vt k vt b b e nk vt m cb J d t J d t κ κ κ ε β ε α κ κ Ґ − + = = ґ +й ж цж ц−ґ з чк з ч и ш и шл −ж цж ц− − −з чз ч и ш и ш щж ц ж ц− − − ґъз ч з чз ч и шъи ш ы й щ+ґ к ъл ые (22) Разложив выражения для полей и тока sj в гранич- ных условиях (17), (18) в степенные ряды по време- ни t и приравняв коэффициенты при одинаковых степенях, получим искомые коэффициенты ( ) ( )j mα κ . Выпишем первые два коэффициента ( )1 2α и ( )2 2α , соответствующие низшим нестационарным гармо- никам: _______________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 5. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (5), с.10-14.11 ( ) ( ) ( ) 2 1 2 1 1 0,12 1 0,1 0,1 0,20 0,2 2 0,1 0,2 0,1 2 0,1 0 0,1 2 0,1 0,2 2 0,1 1 4 2 erfc 2 2 erfc 2 8 , (23)s k ky d ky e n by e m k vc κα β ε ε ε ε β ε ε ε π β ε ε ε − й ж ц= ґк з ч и ш+ л ж ц ж цз ч− −ґ ґз чз ч и ши ш щж ц ъз ч− −ґ з ч ъи ш ы ( ) ( ) ( ) 2 1 2 2 1 0,12 2 0,2 0,1 0,20 0,2 2 0,2 0,2 0,1 2 0,2 0 0,10,1 2 0,2 0,2 2 0,1 1 4 2 erfc 2 2 erfc 2 8 . (24)s k ky d ky e n by e m k vc κα β ε ε ε ε β ε ε π εε β ε ε ε − й ж ц= ґк з ч и ш+ л ж ц ж цз ч+ −ґ ґз чз ч и ши ш щж ц ъз ч+ +ґ з ч ъи ш ы 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Для численных оценок положим: a=1 см; 0.1b = см; 0.1v c= ; 1210bN ∝ . Рассмотрим гетеропереход x 1-xAl Ga As − GaAs с 0.3x = и следующими пара- метрами [12]: 0,1 11.46ε = ; 0,2 12.4ε = ; 1 00.088m m= ; 2 00.063m m= (где 0m − масса свободного электро- на); 12 1 10n ∝ см-3; 10 2 10n ∝ см-3; 11 0 10sn ∝ см-2. На Рис.1, 2 и 3 показаны распределения по z электриче- ского и магнитного полей нестационарной гармоники с m=2 в 0.3 0.7Al Ga As для моментов времени 1 intt t= (кривые 1), 2 int2t t= (кривые 2), 2 int3t t= (кривые 3) при 0.1ρ = см. Здесь int 2 2t b v= − время пересече- ния сгустком границы раздела двух сред. Из рисунков видно, что с ростом времени перед- ний фронт полей смещается вглубь среды, а задний фронт становится осциллирующим. Из Рис.1 и 3 видно, что с ростом времени передний фронт полей становится более крутым. Из анализа выражений (10)-(12) следует, что крутизна переднего фронта компонент , , r j mEρ , , , r j mHφ для m=2 линейно растет со временем. Для m=3 крутизна вышеуказанных компонент стремится к некоторому постоянному значению, а для 4m і − стремится к нулю. Кру- тизна переднего фронта компоненты , , r j z mE для m=2 стремится к некоторому постоянному значению, а для 3m і − стремится к нулю. Следовательно, элек- трическое и магнитное поля нестационарной гармо- ники с m=2 определяют передний фронт ( ( ) 0,1 j jz ct ε→ − ) результирующего сигнала. Поэтому, для описания поля излучения в глубине среды в окрестности переднего фронта результиру- ющего сигнала достаточно рассмотреть конечное число первых нестационарных гармоник. Рассмотрим вектор Пойнтинга нестационарной гармоники с m=2 в полупроводнике 0.3 0.7Al Ga As . Ввиду цилиндрической симметрии поля излучения будем рассматривать компоненты , ,2 r jSρ и , ,2 r j zS : , , , ,2 ,2 ,24 r j r j r j z cS E Hρ φπ = − , , , , ,2 ,2 ,24 r j r j r j z cS E Hρ φπ = . (25) -2,5 -2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 -5 0 5 10 15 20 z, cm E ρ, 2, m V /c m r,1 12 3 Рис.1. Распределение по z в 0.3 0.7Al Ga As компо- ненты ,1 , r mEρ нестационарной гармоники с m=2 -2,5 -2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 -20 0 20 40 60 E z, 2, m V /c m z, cm 1 2 3 r,1 Рис.2. Распределение по z в 0.3 0.7Al Ga As компонен- ты ,1 , r z mE нестационарной гармоники с 2m = -2,5 -2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 -20 -15 -10 -5 0 5 z, cm H φ, 2, A /c m r,1 1 2 3 Рис.3. Распределение по z в 0.3 0.7Al Ga As компонен- ты ,1 , r mHφ нестационарной гармоники с 2m = На Рис.4 приведены распределения по z компо- ненты ,1 ,2 r zS при 0.1ρ = см для моментов времени intt t= (кривая 1), int3t t= (кривая 2), int5t t= (кри- вая 3), int7t t= (кривая 4). Из Рис.4 видно, что с ро- стом времени передний фронт зависимости ( ),1 ,2 r zS z становится более крутым, а задний фронт – осцил- лирующим. Плотность нормального потока энергии максимальна непосредственно на переднем фронте сигнала ( 0,1z ct ε→ − ). Кроме этого видно, что при intt t> > область z∆ заметных осцилляций на заднем фронте сигнала становится более узкой и смещается в направлении переднего фронта. Напри- мер, расстояние между точками A и B на кривой 1 становится, приблизительно, в восемь раз меньше с 12 возрастанием времени от intt t= до int7t t= (кривая 4). -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 -2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 z,cm S z, 2, 1 09 e rg c m -2 s ec -1 r,1 1234 A B Рис.4. Распределение по z в 0.3 0.7Al Ga As компо- ненты ,1 , r z mS вектора Пойнтинга нестационарной гармоники с 2m = Уменьшение области z∆ с ростом времени мож- но качественно объяснить, рассмотрев аргументы функций Бесселя в выражениях (11) и (12). Для вы- бранных параметров сгустка и полупроводника 0.3 0.7Al Ga As выполняется условие 2 ,12 2 2 max 2~ pa c ω κ κ −∝Ј (26) и аргументы ( ),z tϕ соответствующих функций Бес- селя можно приближенно описать следующим выра- жением: ( ) 2 2 ,1 2 0,1 , p c tz t z c ω ϕ ε ≈ − . (27) Если ограничить сверху величину ( ),z tϕ некото- рым значением 1θ < < , то размер области z∆ , в ко- торой ( ),z tϕ θЈ при t → Ґ , уменьшается как 1 t : 0,1 2 2 ,1p c z t ε θ ω ∆ ∝ . (28) На Рис.5 приведены зависимости ( ),1 ,2 rS zρ при 0.1ρ = см для моментов времени int2t t= (кривая 1), int5t t= (кривая 2), int7t t= (кривая 3). -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 -0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 z,cm S ρ, 2, 1 09 e rg c m -2 s ec -1 r,1 1 23 A B Рис.5. Распределение по z в 0.3 0.7Al Ga As компо- ненты ,1 , r mSρ вектора Пойнтинга нестационарной гармоники с 2m = Из Рис.5 видно, что с ростом времени область за- метных осцилляций сужается и смещается в сторону переднего фронта сигнала. Например, расстояние между точками A и B на кривой 1 становится, при- близительно, в 3.5 раза меньше с возрастанием вре- мени от int2t t= до int7t t= (кривая 4). ВЫВОДЫ В настоящей работе теоретически исследовано переходное излучение нестационарных импульсов электронным сгустком, пересекающим двумерный электронный газ, находящийся на границе гетеро- перехода x 1-xAl Ga As − GaAs . Показано, для опи- сания поля излучения в глубине плазмоподобной среды в окрестности переднего фронта результиру- ющего сигнала достаточно рассмотреть конечное число первых нестационарных гармоник. Форма переднего фронта результирующего сигнала опреде- ляется передним фронтом низшей нестационарной гармоники. Величины полей низшей гармоники за- висят от параметров граничащих полупроводни- ковых сред и от плотности двумерного электронно- го газа. Плотности нормального и радиального пото- ков энергии низшей гармоники максимальны на переднем фронте сигнала. Следовательно, исследо- вание переднего фронта низшей нестационарной гармоники дает возможность определить плотность двумерного электронного газа. Полученные выраже- ния для полей нестационарных импульсов имеют цилиндрическую симметрию и описывают излуче- ние на произвольных расстояниях от границы разде- ла двух сред. ЛИТЕРАТУРА 1. А.Б. Шварцбург. Негармонические электромаг- нитные волны в плазме // Доклады Академии наук. 1993, т.333, №3, с.324-326. 2. А.Б. Шварцбург. Видеоимпульсы и непериоди- ческие волны в диспергирующих средах (точно решаемые модели) // Успехи физических наук. 1998, т.168, №1, с.833-861. 3. Л.Д. Бахрах, А.А. Блискавицкий. Оптомикро- волновые методы формирования излучения сверхширокополосных антенн // Успехи физиче- ских наук. 1992, т.162, №12, с.160-164. 4. Ch. Fattinger, D. Grischkowsky. TeraHz Beams // Applied Physics Letters. 1989, v.54, №6, p.490- 492. 5. J. Ma, I.R. Ciric. Transient response of a circular cylinder to an electromagnetic pulse // Radio Sci- ence. 1992, v.27, №5, p.561-567. 6. M. Bertolotti, A. Ferrari, L. Sereda. Far-zone diffraction of polychromatic and nonstationary plane waves from a slit // Journal of Optical Soci- ety of America B., Optical Physics. 1995, v.12, №8, p.1519-1526. 7. Р.А. Авакян, А.О. Варданян, А.Э. Маилян и др. Дифракция пространственно-ограниченного фемтосекундного светового импульса на ди- _______________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 5. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (5), с.10-14.13 фракционной решетке // Оптика и спектроско- пия. 1994, т.77, №4, с.668-674. 8. Ю.О. Аверков, В.М. Яковенко. Переходное из- лучение негармонических импульсов // Журнал технической физики. 2006, т.76, №5, с.98-104. 9. Э.И. Рашба, В.Б. Тимофеев. Квантовый эффект Холла // Физика и техника полупроводников. 1986, т.20, №6, с.977-1024. 10. Н.Н. Белецкий, С.Н. Харьковский, В.М. Яко- венко. Переходное излучение электромагнит- ных волн зарядом, пересекающим двумерный электронный газ // Известия вузов. Радиофизи- ка. 1983, т.26, №9, с.1149-1153. 11. Ю.О. Аверков, Н.Н. Белецкий, В.М. Яковенко. Переходное излучение поверхностных поляри- тонов зарядом, пересекающим двухслойную двумерную электронную систему в сильном магнитном поле // Доповіді НАН України. 1998, №1, с.96-102. 12. S.M. Sze. Modern semiconductor device physics. N.-Y: “John Wiley & Sons, Inc.”, 1998, p.556. TRANSITION RADIATION OF NONSTATIONARY WAVES BY AN ELECTRON BUNCH THAT CROSSES A TWO-DIMENSIONAL ELECTRON GAS Yu.O. Averkov, V.M. Yakovenko Transition radiation of nonharmonic nonstationary pulses by an electron bunch that crosses a two-dimensional electron gas at the interface of two plasma media has been investigated. The Poynting vector of the lowest nonsta- tionary harmonic is calculated. It has been shown that the information about properties of a two-dimensional elec- tron gas may be obtained by the analysis of a leading front of the resulting signal. ПЕРЕХІДНЕ ВИПРОМІНЮВАННЯ НЕСТАЦІОНАРНИХ ХВИЛЬ ЕЛЕКТРОННИМ ЗГУСТКОМ, ЩО ПЕРЕТИНАЄ ДВОВИМІРНИЙ ЕЛЕКТРОННИЙ ГАЗ Ю.О. Аверков, В.М. Яковенко Досліджено перехідне випромінювання нестаціонарних негармонійних електромагнітних хвиль при русі нерелятивістського згустку електронів крізь двох плазмових середовищ, що розділені двовимірним електронним газом. Обчислено вектор Пойнтинга нижчої нестаціонарної гармоніки. Показано, що аналіз переднього фронту результуючого сигналу дає можливість одержувати інформацію про властивості двовимірного електронного газу. 14 Ю.О. Аверков, В.М. Яковенко

Переходное излучение нестационарных волн электронным сгустком, пересекающим двумерный электронный газ

Institution

Ähnliche Einträge