توليد جريان‌هاي غيرخطي و موج‌هاي هليكون در يك پلاسماي كوانتومي نيم‌رسانا

Generation of Nonlinear Currents and Helicon Waves in a Semiconductor Quantum Plasma

در اين مقاله، به شيوهاي تحليلي چگونگي برانگيزش چگالي جريان‌هاي غيرخطي و موج‌هاي هليكون ناشي از برهم‌كنش پرتوهاي الكترومغناطيسي پمپ شده به يك پلاسماي كوانتومي نيم‌رسانا مورد بررسي قرار مي‌گيرد. بدين منظور، مدل سيالي تعميم‌يافته‌اي براي به دست آوردن پاسخ غيرخطي الكترون‌هاي محيط در حضور ميدان مغناطيسي خارجي به كار گرفته مي‌شود. نشان داده مي‌شود كه در نتيجه‌ي برهم‌كنش دو موج الكترومغناطيس، يك نيروي پاندرماتيو در محيط نيم‌رسانا ايجاد شده و باعث برانگيزش يك موج هليكون مي‌شود. علاوه براين، چگالي توان موج هليكون برانگيخته شده محاسبه شده و نسبت به پارامترهاي مختلف محيط پلاسماي حالت جامد مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. هم‌چنين با تحليل نموداري نشان داده مي‌شود كه چگالي توان موج برانگيخته با افزايش ميدان مغناطيسي خارجي و چگالي تعادلي الكترون‌ها افزايش و با افزايش بسامد برخورد الكترون- فونون كاهش مي‌يابد.

In this paper, an analytical investigation has been presented on the excitation of nonlinear current densities and helicon waves resulting from the interaction of the electromagnetic pump waves in a semiconductor quantum plasma. For this parpose, a system of modified fluid equations has been used to find the nonlinear response of electrons in the semiconductor in the presence of an external magnetic field. It is shown that due to the interaction of two electromagnetic pump waves in the semiconductor medium, a pondermotive force at the beating frequency becomes finite and generates a helicon wave. Furthermore, the power carried by the excited helicon wave is calculated and evaluated relative to the typical parameters of a solid state plasma medium. The results indicate that the power of the excited wave gradually increases with the external magnetic field, as well as, the equilibrium density of the carriers, and decreases by the electron-phonon collision frequency.