Не-друдеподобное поведение фотоиндуцированной диэлектрической проницаемости GaAs и Si в гигагерцовом диапазоне частот

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обнаружено не-друдеподобное поведение действительной части фотоиндуцированной диэлектрической проницаемости ReεP образцов GaAs и Si в гигагерцовом диапазоне. Измерения проведены прямым резонаторным методом в условиях волоконно-оптического облучения при различной мощности облучения P. Показано, что в согласии с гипотезой об экситонном механизме фотоиндуцированной микроволновой диэлектрической проницаемости ReεP увеличивается с ростом P (с приближением к насыщению выше P = 200 мВт) вместо уменьшения в рамках свободных носителей заряда по Друде. Продемонстрирована свидетельствующая в пользу универсальности экситонного механизма общность поведения действительных частей ReεP фотоиндуцированной диэлектрической проницаемости, наблюдаемой у полупроводников разных типов (прямозонного GaAs и непрямозонного Si) в разных электродинамических системах (волноводы, резонаторы, метаструктуры). Впервые предложены оптически управляемые в гигагерцовом диапазоне структурные элементы метаматериалов (метаструктуры), содержащие резонансные электропроводящие элементы, нагруженные образцами GaAs и Si: метаструктура на основе линейных диполей и полуволновой электрический диполь на основе многозаходной спирали. Впервые измерены гигагерцовые отклики метаструктур и трансформация откликов, связанная с изменением диэлектрической проницаемости Si и GaAs при фотовозбуждении. На основе выдвинутой гипотезы о влиянии экситонов на фотовозбуждение обсужден наблюдаемый эффект насыщения гигагерцовой фотоиндуцированной диэлектрической проницаемости.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. С. Бутылкин

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: vasebut@yandex.ru

Фрязинский филиал 

Россия, 141190, Фрязино

Г. А. Крафтмахер

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Email: gaarkr139@mail.ru

Фрязинский филиал 

Россия, 141190, Фрязино

А. С. Фишер

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Email: fisherps@mail.ru

Фрязинский филиал 

Россия, 141190, Фрязино

Список литературы

  1. Chen H.T., O’Hara J.F., Azad A.K., Taylor A.J. // Laser Photonics Rev. 2011. V. 5. Iss. 4. P. 513. https://doi.org/10.1002/lpor.201000043
  2. Padilla W.J., Taylor A.J., Highstrete C., Lee M., Averitt R.D. // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 96. P. 107401. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.96.107401
  3. Chen H.T., Padilla W.J., Zide J., Gossard A.C., Tay-lor A.J., Averitt R.D. // Nature. 2006. V. 444. P. 597. https://www.doi.org/10.1038/nature05343
  4. Xiao S., Wang T., Jiang X., Liu T., Zhou C., Zhang J. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2020. V. 53. P. 503002. https://www.doi.org/10.1088/1361-6463/abaced
  5. Manceau J.M., Shen N.-H., Kafesaki M., Soukoulis C.M., Tzortzakis S. // Appl. Phys. Lett. 2010. V. 96. P. 021111. https://www.doi.org/10.1063/1.3292208
  6. Zhou J., Chowdhury D.R., Zhao R., Azad A.K., Chen H.-T., Soukoulis C.M., Taylor A.J., Hara J.F. // Phys. Rev. B. 2012. V. 86. № 3. P. 035448. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.86.035448
  7. Nemati A., Wang Q., Hong M. H., Teng J. H. // Opto-Electron Advances. 2018. V. 1. № 18. P.180009. https://www.doi.org/10.29026/oea.2018.180009
  8. Крафтмахер Г.А., Бутылкин В.С., Казанцев Ю.Н., Мальцев В.П., Фишер П.С. // Письма в ЖЭТФ. 2021. Т. 114. № 9. С. 586. https://www.doi.org/10.31857/S1234567821210023
  9. Бутылкин В.С., Фишер П.С., Крафтмахер Г.А., Казанцев Ю.Н., Каленов Д.С., Мальцев В.П., Пархоменко М.П. // Радиотехника и электроника. 2022. Т. 67. № 12. С. 1185. https://www.doi.org/10.31857/S0033849422120038
  10. Маделунг О. Теория твердого тела. М.: Наука, 1980. 414 с.
  11. Rizza C., Ciattoni A., De Paulis F., Orlandi A., Palan-ge E., Colombo L. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2015. V. 48. P. 135103. https://www.doi.org/10.1088/0022-3727/48/13/135103
  12. Рогалин В.Е., Каплунов И.А., Кропотов Г.И. // Оптика и спектроскопия. 2018. Т. 125. № 6. С. 851. https://www.doi.org/10.21883/OS.2018.12.46951.190-18
  13. Busch S., Scherger B., Scheller M., Koch M. //Optics Lett. 2012. V. 37. № 8. P. 1391. https://doi.org/10.1364/OL.37.001391
  14. Мусаев А.М. // Физика и техника полупроводников. 2017. Т. 51. № 10. С. 1341. https://www.doi.org/10.21883/FTP.2017.10.45010.8520
  15. Бутылкин В.С., Фишер П.С., Крафтмахер Г.А., Казанцев Ю.Н., Каленов Д.С., Мальцев В.П., Пархоменко М.П. // Радиотехника и Электроника. 2023. Т. 68. № 2. С. 152. https://www.doi.org/10.31857/S003384942302002X
  16. Агекян В.Ф. // Соросовский образовательный журн. 2000. Т. 6. № 10. С. 101.
  17. Днепровский В.С. // Соросовский образовательный журн. 2000. Т.6. № 8. С. 88.
  18. Кашкаров П.К., Тимошенко В.Ю. // Оптика твердого тела и систем пониженной размерности. М.: Физический факультет МГУ, 2009. С. 190.
  19. Нокс Р. Теория экситонов. М.: Мир, 1966.
  20. Лакс Б., Баттон К. Сверхвысокочастотные ферриты и ферримагнетики, М.: Мир, 1965. 675 с.
  21. Казанцев Ю.Н., Крафтмахер Г.А. // ФММ. 1989. Т. 67. № 5. С. 902.
  22. Kraftmakher G., Butylkin V., Kazantsev Y., Mal’tsev V. // Electron. Lett. 2017. V. 53. № 18. P. 1264. https://www.doi.org/10.1049/el.2017.1886
  23. Бутылкин В.С., Каплан А.Е., Хронопуло Ю.Г., Якубович Е.И. Резонансные взаимодействия света с веществом. М.: Наука, 1977.
  24. Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров. М.: Физматгиз, 1963, С. 640.
  25. Файн В.М. Фотоны и нелинейные среды М.: Сов. Радио, 1972.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Измеренная в волноводном резонаторе (4.7 ГГц) динамика диэлектрической проницаемости Si (1) и GaAs (2) в зависимости от мощности оптического облучения P (на длине волны λ = 0.97 мкм) относительно P = 0: а – δReεP; б – ΔReεP; в – Δf; г – δImεP.

Скачать (500KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Метаструктура M1 на основе резонансных медных проводов в комбинации с ортогонально и асимметрично расположенной медной полоской 1 с разрывом 2, нагруженным Si: а – внешний вид; б – резонансный отклик прохождения T медной полоски, измеренный в прямоугольном волноводе с метаструктурой M1 при P = 0 (1); 80 (2); 550 мВт (3); 1 Вт (4).

Скачать (538KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Электрический полуволновой диполь на основе многозаходной спирали из медных проводов вокруг сердечника из GaAs: а – внешний вид; б – резонансный отклик прохождения T, измеренный в свободном пространстве при P = 0 (1); 60 (2); 100 (3); 120 мВт (4).

Скачать (282KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».