Про механізм збудження гібридних плазмон-поляритонів у напівпровідниках
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe70.8.531Ключові слова:
електрони, дiрки, електричне поле, поляризацiя, густина електричного струму, плазмонна частота, просторова дисперсiя, дисперсiйне рiвняння, нестiйкiсть, об’ємнi плазмони, поверхневi плазмони, об’ємнi поляритони, поверхневi поляритони, iнкремент зростання, декремент спаданняАнотація
Проаналiзовано вплив постiйного електричного струму на динамiку плазмон-поляритонiв у напiвпровiдниках. Показано, що зустрiчний рух макроскопiчних континiумiв електронiв i дiрок, зумовлений зовнiшньою електрорушiйною силою, приводить до появи нестiйких додаткових гiбридних об’ємних та поверхневих плазмонiв та плазмон-поляритонiв, якi “генетично” зв’язанi як з електронами, так i з дiрками. Закон дисперсiї та iнкремент (декремент) зростання (спадання) амплiтуд динамiчних змiнних додаткових гiбридних плазмонiв та плазмон-поляритонiв суттєво залежать вiд стацiонарної швидкостi руху заряджених частинок, зумовленої постiйним електричним струмом. Показано, що одному iз розв’язкiв дисперсiйного рiвняння поверхневих плазмон-поляритонiв вiдповiдають “екзотичнi” об’ємнi плазмон-поляритони, якi розповсюджуються вiд межi розподiлу “повiтря–напiвпровiдник” в глибину контактуючих середовищ. Нестiйкiсть додаткових гiбридних плазмонiв та плазмон-поляритонiв можна покласти в основу простого методу збудження додаткових гiбридних плазмонiв та плазмон-поляритонiв у напiвпровiдниках.
Посилання
1. N.B. Brandt, V.A. Kulbachinskii. Quasiparticles in Condensed Matter Physics (Fizmatlit, 2007) (in Russian) [ISBN: 5-9221-0564-7].
2. S.A. Maier. Plasmonics: Fundamentals and Applications (Springer Science + Bussiness Media LLC, 2007) [ISBN: 0-387-33150-6].
https://doi.org/10.1007/0-387-37825-1
3. S. Enoch, N. Bonod. Plasmonics: From Basics to Advanced Topics (Springer, 2012) [ISBN-10: 3642280781; ISBN-13: 978-3642280788].
https://doi.org/10.1007/978-3-642-28079-5
4. M.M. Chepilko, S.O. Ponomarenko. The generalized Drude-Lorentz model and its application in metalloplasmonics. Ukr. J. Phys. 67, 431 (2022).
https://doi.org/10.15407/ujpe67.6.431
5. M.M. Chepilko, S.O. Ponomarenko. Problematic issues of metal plasmonics of bulk polaritons in the magnetostatic field. Ukr. J. Phys. 67, 455 (2022).
https://doi.org/10.15407/ujpe67.6.455
6. Yu.E. Lozovik. Plasmonics and magnetoplasmonics on graphene and topological insulator. Usp. Fiz. Nauk 182, 1111 (2012) (in Russian).
https://doi.org/10.3367/UFNr.0182.201210h.1111
7. M. Dyakonov, M. Shur. Shallow water analogy for a ballistic field effect transistor: New mechanism of plasma wave generation by dc current. Phys. Rev. Lett. 71, 2465 (1993).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.71.2465
8. S.M. Kukhtaruk. High-frequency properties of systems with drifting electrons and polar optical phonons. Semicond. Phys. Quant. Electron. Optoelectron. 11, 43 (2008).
https://doi.org/10.15407/spqeo11.01.043
9. O. Sydoruk, V. Kalinin, L. Solymar. Terahertz instability of optical phonons interacting with plasmons in two-dimensional electron channels. Appl. Phys. Lett. 97, 062107 (2010).
https://doi.org/10.1063/1.3479416
10. V.A. Kochelap, S.M. Kukhtaruk. THz electrical instability of a hybrid system composed of quantum dot and quantum well with drifting electrons. J. Appl. Phys. 109, 114318 (2011).
https://doi.org/10.1063/1.3594682
11. S.O. Yakushev, S.I. Petrov, A.V. Shulika, I.A. Sukhoivanov. Generation of terahertz radiation by femtosecond lasers of the optical range. Radiotehnila 167, 102 (2011) (in Russian).
12. S. Boubanga-Tombet et al. Room-temperature amplification of terahertz radiation by grating-gate graphene structures. Phys. Rev. X 10, 031004 (2020).
https://doi.org/10.1103/PhysRevX.10.031004
13. V.V. Gerasimov, A.K. Nikitin, A.G. Lemzyakov, I.A. Azarov. Evaluation of the efficiency of generation of terahertz surface plasmon polaritons by the end-fire coupling technique. Photonics 10, 917 (2023).
https://doi.org/10.3390/photonics10080917
14. New Semiconductor Materials. Characteristics and Properties ; http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/InSb/index.html.
15. A.F. Alexandrov, L.S. Bogdankevich, A.A. Rukhadze. Fundamentals of Plasma Electrodynamics (Vysshaya shkola, 1978) (in Russian).
16. E.M. Lifshitz, L.P. Pitaevsky. Physical Kinetics (Pergamon Press, 1979).
17. A.I. Maimistov. Electrodynamics of Continuous Media (MFTI, 2015) (in Russian).
18. L.D. Landau, E.M. Lifshits. Electrodynamics of Continuous Media (Pergamon Press, 1984).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
