带电粒子与超晶格相互作用研究的论文

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1、带电粒子与超晶格相互作用研究的论文摘要:基于带电粒子与超晶格的研究基础，从超晶格中的带电电子的运动来分析其电导机制，进而讨论带电粒子与超晶格相互作用，可以用来识别超高能粒子，同时利用melnikov方法分析系统出现smale马蹄的临界条件，提出了带电粒子同超晶格相互作用过程中，系统可能出现的混沌行为。关键词:带电粒子超晶格混沌abstract:basedonthechargedparticleandthesuperlatticeresearch,analyzesitselectricconductancemechanism

2、fromthesuperlatticechargedelectron''smovement,thenthediscussionchargedparticleandthesuperlatticeinteraction,mayusefortodistinguishtheparticlesultaneouslythesystemcriticalconditionsfortherevelationofsmalehorseshoeareanalyzedusingthemelnikovmethod,proposedinthecharg

3、edparticlepossiblyappearschaosbehavior.keyetre等人用光学方法研究微带输运，证明了在超晶格中存在电子、空穴通过微带的垂直输运。超晶格器件中的电子输运：超晶格器件在结构上的最主要待征则是，在电流传播方向上具有由多个量子阱层和势垒层构成的周期性结构，隔开各阱层的势垒层很薄，具有较大的电子隧穿几率，电子在沿垂直超晶格平面的方向连续穿过多个周期势垒运动。在超晶格中，带电的电子在单个量子阱中形成一定的量子能级。超晶格内相邻量子阱中的量于能级通过它们之间的薄势垒层有一较弱的耦合，因而每一量子

4、能级扩展成一个能带。由于耦合很弱，形成的能带较窄，称作于能带。设电子的能量为eb。超晶格周期为d，于能带宽度为d，电场强度为e，当电场时．平均漂移速度有极大值。当e进一步增大时，速度反而减小，阈值电场。即使有散射存在，在超晶格的j—v曲线中，最初电流随电压的增加而增大，当电压使得电场达到阈值时，电压的进一步增加反而使电流减小，出现负的动态电阻。随着电压不断增大，还可能出现多个电流峰值和多个负阻区间。从理论上讲，如果完全不存在散射，电子的运动无沦在速度空间或动量空间都可能表现出振荡行为。这一现象称为布洛赫振荡，对应于布洛赫振

5、荡的电子输运过程也是一种负微分电导现象。如图1.在超晶格器件中的负微分电导机制，即扩展态——局域态转变。它所描述的物理意义是，在沿着其周期方向足够强的外电场中，超晶格在一个周期上的电位差将大于于能带宽度，此时相邻量子阱中的量子能级彼此错开，一个量子阱中量子能级的能量处于相邻量子阱的能隙中，电子在各量子阱中的量子能级变成高度为eed的elnikov方法分析了系统出现smale马蹄的临界条件，预言了带电粒子同超晶格相互作用过程中，系统可能出现的混沌行为。事实上，在研究超晶格光磁电效应时，可能会遇到由于混沌引起的噪声问题。如果这

6、个问题存在，只需适当调整参数(比如超晶格的层厚或组分等)，便可以使这种噪声得以消减。以超晶格面沟道效应为例来说明沟道粒子的共振行为。假设带正电的粒子运动在(x，z)平面内，如图3，其中z是沿沟道中心线方向，x是粒子在沟道平面内离开z轴的距离。注意到超晶格的沟道不再是直沟道，而是轴线呈锯齿状的折沟道，于是，粒子与晶面的相互作用势就不再是平面的，而是受到折沟道调制的非平面连续势；再注意到任何假设都是近似的，没有近似就没有认识。不妨假设v(x)=v0(x)+v1(x)ale的马蹄与混沌行为。推导得出系统关系式，我们关心的是系统的

7、smale马蹄与混沌行为。为此，首先找出系统的分界线和它内部的周期解；然后构造相应的melnikov函数，再根据melnikov函数的特征，讨论系统稳定和不稳定流形的横向交截条件，然后判断系统是否存在smale马蹄与smale马蹄意义上的混沌行为。把超晶格“折沟道”对粒子的作用等效为形状相似的弱周期调制。利用正弦平方势把粒子运动方程化为具有外周期弱调制的非线性微分方程,并利用melnikov方法分析，可以得出系统出现smale马蹄的临界条件和smale马蹄意义上的混沌行为。也说明了带电粒子同超晶格相互作用过程中，系统可能出

8、现的混沌行为。5小结结合超晶格的特点，以及对带电粒子的研究，本文讨论了超晶格与带电粒子的相互作用所产生的一些系统行为，以及带来新的发展应用，为将来对超晶格的研究做了一定的铺垫，也为半导体超晶格材料的制备和半导体超晶格光磁电效应提供了基本的理论分析，同时也给识别超高能粒子的研究提供了较好的依据。