Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Левинштейн М.Е. -> "Эффект Ганна " -> 72

Эффект Ганна - Левинштейн М.Е.

Левинштейн М.Е., Пожела Ю.К., Шур М.С. Эффект Ганна — М.: Советское радио, 1975. — 288 c.
Скачать (прямая ссылка): effektganna1975.djvu
Предыдущая << 1 .. 66 67 68 69 70 71 < 72 > 73 74 75 76 77 78 .. 159 >> Следующая

d, полученными в гл. 3, можно записать этот критерий в явном виде. Для
первой гармоники ультразвуковой волны (X=Tvs, где Т - период ганновских
колебаний) критерий имеет вид
д^а ___ 1 д?а____ а да _ |3 дЕ(х, I)
д х2 vzsdt2 vs dt pu2s дх
(7.1)
(7.2)
при По < Пкр,
(7.3)
"г min
ад
<1
при По>п,ф. 140
При типичных для GaAs значениях параметров из (7.3) имеем
При П" < Якр,
2-10- Ео Errain V/2 ^ UoL Ermin )
6,2-10* E.-Ermln\W
min
при ЯоЗ>Якр.
Если критерий (7.3) выполняется, то конкретный профиль поля в домене мало
влияет на результаты расчета, и распределение поля в домене можно
аппроксимировать 6-функцией. -При такой аппроксимации выражения для
амплитуд гармоник ai и а2 имеют вид
2Р {Ео Er min) vs
dim ------------о-------> V
; :>3 5 ^
Ktnpvsvto. ' 7
где т - номер гармоники. Выражения (7.4) и (7.5) справедливы, когда вдоль
образца укладывается целое число полуволн первой гармоники ультразвуковой
волны (условие резонанса). Выражение (7.4) совпадает с соответствующей
формулой, полученной в работе [8].
Сравнивая формулы (7.4) и (7.5), находим
aim/a2m = vyv2r . (7.6)
Для GaAs это отношение приблизительно равно 2,5-10~3. Следовательно,
подавляющая часть мощности ультразвука генерируется при возникновении и
исчезновении доменов сильного поля. При значениях параметров, характерных
для GaAs, амплитуда первой гармоники а2д = =4,3-Ю-^-Ео-Ermin)/Ermin-
Соответственно интенсивность / генерируемого на первой гармонике
ультразвука равна
1 л (у
pvsm*a* = 2v*v~rpvs io-
(Вт/см2). (7.7)
Генерация ультразвука в ганновских диодах наблюдалась экспериментально
[11, 12]. Ультразвук генерировался на частоте ганновских колебаний, а
также на второй и третьей гармониках. При поле смещения Ео^\0 кВ/см
мощность ультразвуковых колебаний достигала -3,5 дБм на частоте 355 МГц,
что соответствовало интенсивности порядка 0,4 Вт/см2 (рис. 7.2) *). При
напряжении E0=Et и длине образца 300 мкм из (7.7) находим /~10 Вт/см2.
Это расхождение, возможно, связано, с тем, что в условиях эксперимента
образец был согласован с акустической нагрузкой (рубиновой линией
задержки).
Вполне возможно, что ганновские диоды найдут практическое применение в
качестве источников ультра- и гиперзвука. Их основными преимуществами
перед другими источниками являются миниатюрность, широкий частотный
диапазон вплоть до частот миллиметрового диапазона и малая ширина
генерируемого ультразвукового луча.
*> Длина образца составляла 300 мкм, площадь Поперечного ссчепня около
0,5 ммг, частота первой гармоники около 360 МГц. Генерировалась
продольная ультразвуковая волна, распространяющаяся в направлении < 111
>.
141
Интересная модификация генератора ультразвука на диоде Ганна была
предложена в работе [13]. Ар-сенид-галлиевый диод Ганна приклеивали к
поверхности кристалла LiNb03, обладающего очень сильными
пьезоэлектрическими свойствами. Вследствие краевого эффекта поле домена,
возбужденного в GaAs, проникало в соприкасающуюся с диодом Ганна область
кристалла LiNb03. Таким образом, при периодическом пробеге домена через
диод Ганна в кристалле LiNb03 генерировались ультразвуковые волны. Как
отмечается в {13], такая система является весьма перспективной для целого
ряда важных практических приложений.
Интенсивность ультразвукового потока, генерируемого ганновским диодом, по
теоретическим оценкам может достигать десятков ватт на квадратный
сантиметр. При этом амплитуда переменного электрического поля,
создаваемого ультразвуковой волной за счет пьезоэффекта, может, как
показывают результаты [14], превысить разность между пороговым полем
возникновения домена Et и пороговым полем его исчезновения Еа. Очевидно,
что в этом случае возможна автомодуляция ганновских колебаний, вызванная
ультразвуковой волной. Действительно, если поле смещения Е0 и .амплитуда
переменного поля Еi, создаваемого ультразвуком, таковы, что в максимумах
звуковой волны величина поля превышает Et(E0+Ei>Et), а в минимумах
снижается до величины, меньшей Еа(Е0-Ех<^Еа), то область, в которой
генерируются домены, будет определяться длиной волны ультразвука.
Понятно, что такого же эффекта можно добиться, вводя ультразвуковую волну
в ганновский образец извне. Оценки показывают [14], что в зависимости от
параметров диода Ганна интенсивность вводимого ультразвука должна лежать
в пределах от долей до сотен ватт на квадратный сантиметр.
7.3. Явления, возникающие при пробое в домене сильного поля
7.3.1. Качественная картина явлений, возникающих при пробое в домене
При достаточно, большом напряжении смещения амплитуда поля е домене может
достигать столь больших значений, что становится возможной ударная
ионизация GaAs и, следовательно, генерация электронно-дырочных пар.
Рис. 7.2. Зависимость генерируемой диодом Ганна мощности ультразвука от
напряжения смещения:
J - первая гармоника; 2 - вторая гармоника; 3 - третья гармоника.
142
Очевидным результатом этого эффекта является рекомбинационное излучение с
Предыдущая << 1 .. 66 67 68 69 70 71 < 72 > 73 74 75 76 77 78 .. 159 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed