Высокочастотный эффект Холла и поперечно-электрические гальваномагнитные волны в двумерных электронных системах с дрейфом Текст научной статьи по специальности «Физика»

Высокочастотный эффект Холла и поперечно-электрические гальваномагнитные волны в двумерных электронных системах с дрейфом

А.С.Петров,* Д.А.Свинцов

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), 141701, Московская обл., Долгопрудный, Институтский переулок, д.9

*e-mail: petrov.as@mipt.ru

В работе мы показываем, что взаимодействие постоянного дрейфа носителей заряда в двумерных электронных системах (ДЭС) с магнитным полем ТЕ-волны (которое можно назвать высокочастотным эффектом Холла) оказывает заметное влияние на высокочастотную проводимость и электромагнитные свойства ДЭС. Мы выводим соответствующий тензор электродинамической проводимости:

оп

+ (kyu0)2

kyU0

oED = - I ( a-kuo y0 ) (1)

ш — кщ\ 0 '

x kyu0 ш — ku0/

и предсказываем образование двумерных гальваномагнитных волн (2Д ГМВ) со спектром

i А2

ш = ки0 — --—, (2)

0 х 1+ А2 у J

аналогичным спектру ГМВ в объемных полупроводниках [1,2]; в формулах (1), (2) а0 = ie2n2d/mu, е > 0 - заряд электрона, m - эффективная масса, т - круговая частота, со = ш + i/x, т - эффективное время рассеяния электронов на фононах и/или примесях, n2d -поверхностная плотность носителей заряда в ДЭС, ДЭС лежит в плоскости OXY, дрейф U0 направлен вдоль оси ОХ, волновой вектор к лежит в плоскости ДЭС (рис. 1).

В результате мы находим, что 2Д ГМВ реализуется как провал в коэффициенте отражения эванесцентной ТЕ волны, падающей на ДЭС. Также мы исследуем отклик ДЭС на возбуждающее излучение с учетом

электродинамического тензора (1) и определяем отличия от предсказаний квазистатического подхода. В частности, мы находим, что высокочастотный эффект Холла ответственен за двойное лучепреломление эванесцентной TE-волны, падающей на ДЭС, и, наиболее вероятно, за черенковское усиление падающей волны в пределе низких частот.

В то же время, квазистатический подход может использоваться при описании поперечно-магнитных плазменных волн (при vp << c, где vp - фазовая скорость такой волны), а также в электродинамических задачах со специфической геометрией (например, однородных по оси, перпендикулярной дрейфу).

Литература

[1] A. Morozov and P. Shubin, On the theory of electromagnetic effects in the presence of the Hall effect, Sov. Phys. JETP 19, 484 (1964).

[2] V. Kopylov, Galvanomagnetic waves in bismuth, JETP Letters 29, 23 (1979).

El, Ml

£2, M2

Рис. 1. ДЭС с дрейфом, помещенная между двух диэлектриков.