Потери энергии заряженной частицы на возбуждение собственных волн в цилиндрических структурах с двумерным электронным газом

Abstract

В электростатическом приближении получены дисперсионные уравнения, характеризующие собственные моды полупроводникового (или диэлектрического) цилиндра со слоем двумерного электронного газа на его боковой поверхности, а также определены потери энергии заряженной частицы, движущейся по спиральной траектории вокруг такой структуры. Получены дисперсионные зависимости собственных медленных волн системы и найдены потери энергии частицы, движущейся во внешнем магнитном поле, вектор напряженности которого направлен параллельно продольной оси симметрии цилиндрической структуры. Определены особенности магнитотормозного резонанса системы (эффекта Доплера). Исследованы структуры как с плазменным слоем, так и без него, собственные частоты которых находятся в терагерцевом диапазоне. Проведено сравнение спектров собственных частот исследуемых систем. Изучено влияние поверхностного наноразмерного плазменного слоя на собственные частоты полупроводникового и диэлектрического цилиндров.

В електростатичному наближенні отримано дисперсійні рівняння, що характеризують власні моди напівпровідникового (або діелектричного) циліндра з шаром двовимірного електронного газу на його бічній поверхні, а також визначено втрати енергії зарядженої частинки, яка рухається по спіральній траєкторії навколо такої структури. Отримано дисперсійні залежності власних повільних хвиль системи та знайдено втрати енергії частинки, що рухається в зовнішньому магнітному полі, вектор напруженості якого спрямований паралельно поздовжній осі симетрії циліндричної структури. Визначено особливості магнітотормозного резонансу системи (ефекту Доплера). Досліджено структури як з плазмовим шаром, так і без нього, власні частоти яких знаходяться в терагерцовому діапазоні. Проведено порівняння спектрів власних частот досліджуваних систем. Вивчено вплив поверхневого нанорозмірного плазмового шару на власні частоти напівпровідникового і діелектричного циліндрів.

Dispersion equations characterizing the eigenmodes of semiconductor (or dielectric) cylinder with layer of 2D electron gas on a side surface thereof were obtained in electrostatic approximation, and the energy loss of charged particle were determined when it was moving along a spiral path around such a structure. The dispersion dependences of eigen slow waves of system were obtained, and the energy loss of a particle moving in an external magnetic field with the electric-field vector that directed parallel to the longitudinal axis of cylindrical structure symmetry were found. The features of the gyrosynchrotron resonance of system (of Doppler effect) were determined. The structures of both the plasma layer and without it were studied when their eigenfrequencies are in the terahertz range. A comparison of the spectra of eigenfrequencies of the studied systems was made. The influence of surface plasma layer with nanodimension thickness on the eigenfrequencies of semiconductor and dielectric cylinders was studied.