Медленные волны в периодической структуре с магнитоактивными полупроводниковыми слоями

Abstract

Теоретически исследованы особенности зонных спектров периодической структуры с магнитоактивными полупроводниковыми слоями вблизи ее характеристических частот в субмиллиметровом диапазоне волн. Приведена методика исследования. Показано, что в тонкослойной периодической структуре с поперечной конфигурацией внешнего магнитного поля фазовая скорость поверхностной волны может иметь значение, сравнимое со скоростью дрейфа носителей заряда в полупроводнике. Так, в периодической структуре с нанослоями из цельзиановой керамики и n-InSb при температуре жидкого азота в магнитных полях 0,25...1 Тл коэффициент замедления волны превышает 10³. Физическая причина замедления волны связана с существованием нижней по частоте зоны пропускания, допускающей продвижение по дисперсионной кривой в область больших значений модуля волнового числа при малом периоде тонкослойной периодической структуры.

Features of zone spectra of the periodic structure with magnetoactive semiconductor layers in the vicinity of its characteristic frequencies in submillimeter wavelength range were studied theoretically. It is shown that the surface wave phase velocity in the thin-layer periodic structure with transverse external magnetic field configuration can be comparable to the charge carriers drift velocity in the semiconductor. Thus, a calculated coefficient of wave delay can exceed 10³ in the periodic structure with nanolayers of celsian ceramics and n-InSb at liquid-nitrogen temperature at the magnetic fields 0,25…1 T. A physical reason for wave delay is connected with existence of the lowest frequency pass band of the thin-layer periodic structure allowing promotion along dispersion curve into the region of high values of the wave number modulus for a small period of the structure.

Теоретично досліджено особливості зонних спектрів періодичної структури з магнітоактивними напівпровідниковими шарами поблизу її характеристичних частот у субміліметровому діапазоні хвиль. Наведено методику дослідження. Показано, що в тонкошаровій періодичній структурі з поперечною конфігурацією зовнішнього магнітного поля фазова швидкість поверхневої хвилі може мати значення, порівнянне зі швидкістю дрейфу носіїв заряду в напівпровіднику. Так, у періодичній структурі з наношарами з цельзіанової кераміки й n-InSb при температурі рідкого азоту в магнітних полях 0,25…1 Тл, коефіцієнт уповільнення хвилі перевищує 10³. Фізична причина уповільнення хвилі пояснюється існуванням нижньої за частотою зони пропускання, яка допускає просування по дисперсійній кривій в область більших значень модуля хвильового числа при малому періоді тонкошарової періодичної структури.