变宽度二维电子通道中的等离激元不稳定性
介观与纳米尺度物理
2020-07-01 v1
摘要
理解等离激元不稳定性的基本物理是设计新一代紧凑型电子器件的关键问题，这类器件是众多太赫兹（THz）应用所需要的。变宽度等离激元器件已成为此类应用的潜在候选。本文对变宽度等离激元器件的分析表明，这些结构既可产生 Dyakonov-Shur 不稳定性（当器件中电子漂移速度处处小于等离子体速度时），也可产生需要部分器件区段漂移速度超过等离子体速度的“等离激元声爆”不稳定性。对于对称结构，漂移电流可由射频（RF）信号提供，借助源极与漏极天线实现 RF 到 THz 及 THz 到 RF 的频率转换，并降低与欧姆接触相关的损耗。我们表明，从通道凸出的窄区（“等离激元短截线”）可控制并优化接触处及/或不同器件区段间界面的边界条件。这些区段可组合成等离激元晶体，从而增强功率并改善阻抗匹配。问题的数学处理采用传输线类比。我们表明，在优化的等离激元晶体中，短截线与变宽度通道的组合是不稳定性产生的必要条件。我们的估计显示，THz 等离激元晶体振荡器可在室温下工作。
引用
@article{arxiv.2004.02049,
title = {Plasmonic Instabilities in Two-dimensional Electron Channels of Variable Width},
author = {G. R. Aizin and J. Mikalopas and M. Shur},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.02049},
year = {2020}
}
备注
15 pages,10 figures