ناپايداري امواج فراصوت در يك محيط كوانتومي نيمه رسانا

Instability of Ultrasonic Waves in a Semiconductor Quantum Medium

در اين پژوهش، به شيوه‌اي تحليلي ناپايداري و برانگيختگي امواج فراصوت در يك محيط نيمه‌رسانا و در حضور ميدان الكتريكي نوساني فركانس بالا، بررسي مي‌شود. بدين منظور، مجموعه‌اي از معادلات يك شاره كوانتومي به كار گرفته مي‌شوند تا شرايط رخداد ناپايداري موج فراصوت عبوري از يك پلاسماي نيمه‌رساناي پيزوالكتريك بررسي گردد. در ادامه پس از معرفي معادلات پايه شامل تصحيحات كوانتومي، رابطه پاشندگي موج فراصوت محاسبه شده و امكان ناپايداري موج در رژيم هاي كلاسيك و كوانتومي بررسي مي‌گردد. نتايج نشان مي‌دهند كه وجود ميدان الكتريكي فركانس بالا (و نزديك به فركانس پلاسمايي) در محيط، با ايجاد جفت شدگي غيرخطي ميان امواج فراصوت و امواج الكتروني پلاسما باعث رخداد ناپايداري مي‌گردد. هم‌چنين، نشان داده مي شود كه لحاظ كردن جنبه هاي كوانتومي براي محيط نيمه‌رسانا مي تواند ناپايداري امواج فراصوت عبوري را افزايش دهد.

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 relation of the ultrasonic waves in the presence of electric field is 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 ultrasonic waves instability which can be increased by taking into account quantum effects in a semiconductor medium.