ناپایداری امواج فراصوت در یک محیط کوانتومی نیمه رسانا

مهرآمیز, احمد; حسین زاده فیروزی, مونا

ناپایداری امواج فراصوت در یک محیط کوانتومی نیمه رسانا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشگاه بین المللی امام خمینی ره

² دانشگاه بین المللی امام خمینی

چکیده

چکیده - در این پژوهش، به شیوه‌ای تحلیلی ناپایداری و برانگیختگی امواج فراصوت در یک محیط نیمه‌رسانا و در حضور میدان الکتریکی نوسانی فرکانس بالا، بررسی می‌شود. بدین منظور، مجموعه‌ای از معادلات یک شاره کوانتومی به کار گرفته می‌شوند تا شرایط رخداد ناپایداری موج فراصوت عبوری از یک پلاسمای نیمه‌رسانای پیزوالکتریک بررسی گردد. در ادامه پس از معرفی معادلات پایه شامل تصحیحات کوانتومی، رابطه پاشندگی موج فراصوت محاسبه شده و امکان ناپایداری موج در رژیم های کلاسیک و کوانتومی بررسی می‌گردد. نتایج نشان می‌دهند که وجود میدان الکتریکی فرکانس بالا (و نزدیک به فرکانس پلاسمایی) در محیط، با ایجاد جفت شدگی غیرخطی میان امواج فراصوت و امواج الکترونی پلاسما باعث رخداد ناپایداری می‌گردد. هم‌چنین، نشان داده می شود که لحاظ کردن جنبه های کوانتومی برای محیط نیمه‌رسانا می تواند ناپایداری امواج فراصوت عبوری را افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26455153.1397.6.1.2.8

عنوان مقاله [English]

Instability of ultrasonic waves in a semiconductor quantum medium

نویسندگان [English]

Ahmad Mehramiz ¹
mona hosseinzade firouzi ²

¹ Imam Khomeini International University, Qazvin

² imam Khomeini international university

چکیده [English]

Abstract- In this research, an analytical investigation has been performed on instability and excitation of ultrasonic waves in a semiconductor medium by the application of a high-frequency electric field. To this end, using a set of basic hydrodynamic equations including quantum corrections, dispersion relations of the ultrasonic waves in the presence of electric field calculated and the possibility of waves instability in the quantum regime is investigated. The results show that the high- frequency electric field, near the electron-plasma frequency, produces a nonlinear coupling between the ultrasonic waves and electron-plasma waves and leads to an instability which can be increased by quantum effects.

کلیدواژه‌ها [English]

Piezoelectric Semiconductor
Ultrasonic Waves
Quantum Plasmas

مراجع

[1] R. Sharma, S. Gosh, “Parametric excitation and amplification of an acoustic wave in a magnetized piezoelectric semiconductor,” Phys. Stat. Sol, Vol. 184, No. 2, pp. 443-452, 2001.
[2] A. Singh, P.Aghamkar, “Parametric dispersion and amplification in semiconductor-plasmas: effects of carrier heating,” Elsevier,Vol. 41, No.1, pp. 64-69, 2009.
[3] A. Sodano, J. Inman, “A review of power harvesting from vibration using piezoelectric materials,” The Shock and Vibration Digest, Vol. 36, No. 3, pp. 197-205, 2007.
[4] L.White, “Amplification of ultrasonic waves in piezoelectric semiconductors,” J. Appl.Phys, Vol.33, No. 8, pp. 2547-2554, 1962.
[5] K. Kaw, “Kinetic theory of parametric excitation of acoustic waves in piezoelectric semiconductors,” Pramana, Vol. 2, No. 6, PP. 304-311, 1974.
[6] K. Kaw, “Parametric excitation of ultrasonic waves in piezoelectric semiconductors,” Journal of Applied Physics, Vol. 44, No. 4, pp. 1497-1499, 1973.
[7] S. Gosh, Banerjee, “Space-charge solitary waves and double layers in n-type compensated semiconductor quantum plasma,” Pramana, Vol. 90, No. 42, pp. 1531-1534, 2017.
[8] W. Smith, “Properties of Ohmic Contacts to Cadmium Sulfide Single Crystals,” Physical Review Journals Archive, Vol. 97, No. 6, pp. 1525-1530, 1955.
[9] F. Haas, “Quantum Plasmas A Hydrodynamic Approach”, Springer, 2011.
[10] CH. Uzma, “Stimulated Brillouin scattering of laser radiation in a piezoelectric semiconductor: Quantum effect,” Journal of Applied Physics, Vol. 105, No.1, pp. 13307-13312, 2009.
[11] A. Breazeale, “Parametric excitation of ultrasonic waves”, The Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 47, No. 82, pp. 82-86, 1970.
[12] G. Manfredi, “How to mode quantum plasmas”, Fields Inst, Commun, 2005.
[13] K. Shukla, B. Eliasson, “Colloquium: Nonlinear collective interactions in quantum plasmas with degenerate electron fluids,” Rev.Mod.Phys, Vol. 83, No. 3, pp. 885-910, 2011.