凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理
[提交于 2022年4月8日
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标题: 超越普通的声电效应:声学领域中的超光速现象和声子介导的布洛赫增益
标题: Beyond the ordinary acoustoelectric effect: superluminal phenomena in the acoustic realm and phonon-mediated Bloch gain
摘要: 已被证明,相干声子可以作为一种强大的工具,用于控制和增强纳米结构材料的光电和输运特性。 最近的研究表明,在半导体异质结构中,声子与快速运动载流子的相互作用可能伴随着电子-声子不稳定性,这些不稳定性会导致普通和诱导的切连科夫效应。 然而,这种不稳定性的发展仍然知之甚少。 我们的研究显示,在由声平面波驱动的最小带半导体超晶格(SLs)中的非平衡电荷输运中,除了切连科夫不稳定性之外,还可能存在其他超音速现象。 使用半经典非微扰方法和分岔理论的一些元素,我们找到了由超音速电子发射特定SL声子及其对电子的反作用引起的动力学不稳定性(分岔)的条件。 值得注意的是,底层的辐射机制与正常或异常多普勒效应有关,这完全符合金兹堡-弗兰克-坦姆理论。 还讨论了诱导多普勒效应的出现,这与通过SL的空间周期性结构传播的电子束的形成有关。 当声波振幅超过一定阈值时,系统中发展起来的动力学不稳定性表现为漂移速度反转、声 attenuation 中的共振和绝对负迁移率。 我们证明,发现的超光速多普勒现象可用于可调宽带放大和生成GHz-THz电磁波,这为开发新型声子器件奠定了基础。
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