低维电子系统中电磁波的等离子体不稳定性和放大
凝聚态物理
2009-10-31 v1
摘要
我们发展了光栅耦合二维电子系统（2DES）的普遍电动力学理论。2DES 用量子力学处理，光栅被视为周期性薄金属条系统或量子线阵列，系统中集体（等离子体）激发与电磁场的相互作用在经典电动力学框架内处理。假设 2DES 中有直流电流流动。我们考虑了电磁波通过该结构的传播，并获得了透射、反射、吸收和发射系数对光频率、二维电子漂移速度以及其他物理和几何参数的解析依赖关系。如果二维电子的漂移速度超过阈值，系统中会发展出电流驱动的等离子体不稳定性，入射的远红外辐射会被放大。我们表明，在具有量子线光栅的结构中，放大的阈值速度可以显著降低，与常用的金属光栅相比，可降至实验可达到的值。这物理上归因于 2DES 和光栅中等离子体模式的共振相互作用导致光栅耦合器效率的显著增强。我们表明，在现代半导体异质结构的现实参数下，可以由此制造可调谐的远红外发射器、放大器和发生器。
引用
@article{arxiv.cond-mat/9801045,
title = {Plasma instability and amplification of electromagnetic waves in low-dimensional electron systems},
author = {S. A. Mikhailov},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/9801045},
year = {2009}
}
备注
28 pages, 15 figures, submitted to Phys. Rev. B