Акустоэлектрический эффект в полупроводниковых сверхрешетках: квазиклассический подход / Шорохов А.В., Лобанов В.В.

Abstract

Акустоэлектрический эффект в полупроводниковых сверхрешетках привлекает к себе в последнее время значительное внимание, поскольку динамика электронов, управляемых полем акустической волны имеет ряд интересных особенностей, включая возможность генерации ТГц излучения [1]-[2]. В связи с тем, что динамика электронов в данном случае достаточно сложная, как правило, она изучается или численно, или с помощью простых уравнений движения, что не позволяет в полной мере описать акустоэлектрический эффект. В данной работе мы рассматриваем движение электрона в поле высокочастотной акустической волны, используя кинетическое уравнение с интегралом столкновений Бхатнагара–Гросса–Крука. Используя разработанный авторами метод решения кинетического уравнения, получено простое аналитическое решение, позволяющее провести детальный анализ акустоэлектрического тока через сверхрешетку. Показано, что зависимость акустоэлектрического тока от амплитуды акустической волны имеет вид сходный с хорошо известной зависимостью Эсаки-Тсу. Найдено положение максимума и его зависимость от параметров системы. Построенная по найденной аналитической формуле зависимость имеет хорошее согласие с численными исследованиями, следующими из более простых уравнений [1]. Выяснено, что электроны в поле акустической волны могут, при определённых условиях, генерировать высокочастотное электромагнитное излучение, в частности, ТГц диапазона. Найдены условия, при которых это возможно.