Автореферат (1104875), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Äëÿ ïëîòíîé êâàíòîâîé ïëàçìû, ïîëó÷åí àíàëèòè÷åñêèéâêëàä ñïèíîâûõ è êâàíòîâûõ ýôôåêòîâ â çàêîíû ýâîëþöèè ðàçëè÷íûõòèïîâ âîëí.6Àïðîáàöèÿ ðåçóëüòàòîâÐåçóëüòàòû äîêëàäûâàëèñü íà ìåæäóíàðîäíûõ êîíôåðåíöèÿõ"Ëîìîíîñîâ 2010”,"Ëîìîíîñîâ 2013”,Russia Nano and GigaChallenges in Electronics, Photonics and Renewable Energy Symposium andSummer School, 2011 Moscow - Zelenograd,XLVIII All-Russian conferenceon problems of particle physics, plasma and condensed matter physics, optoelectronicsdedicated to 100th Anniversary of Professor Ya. P. Terletskii.ÏóáëèêàöèèÏî ìàòåðèàëàì ðàáîòû îïóáëèêîâàíî ïÿòü ñòàòåé â ðåöåíçèðóåìûõíàó÷íûõ æóðíàëàõ, âõîäÿùèõ â ñïèñîê ÂÀÊ, äâà ïðåïðèíòà è ÷åòûðå òåçèñàäîêëàäîâ â ñáîðíèêàõ òðóäîâ ìåæäóíàðîäíûõ êîíôåðåíöèé.Ñòðóêòóðà è îáú¼ì äèññåðòàöèèÄèññåðòàöèÿ ñîñòîèò èç ââåäåíèÿ, øåñòè ãëàâ, çàêëþ÷åíèÿ è ñïèñêàëèòåðàòóðû, âêëþ÷àþùåãî 215 íàèìåíîâàíèé.

Îáùèé îáú¼ì òåêñòà 146ìàøèíîïèñíûõ ñòðàíèöû ñ 22 ðèñóíêàìè.Îñíîâíîå ñîäåðæàíèå ðàáîòû ïåðâîé ãëàâåïðèâîäèòñÿ àíàëèç ëèòåðàòóðû, ïîñâÿù¼ííîé èññëå-äîâàíèþ ðîëè ýëåêòðè÷åñêèõ äèïîëåé è ýëåêòðè÷åñêîé äèïîëüíîé ïîëÿðèçàöèè â ñîâðåìåííûõ èññëåäîâàíèÿõ.Âî âòîðîé ãëàâåïðèâîäèòñÿ âûâîä óðàâíåíèé êâàíòîâîé ãèäðîäè-íàìèêè ñèñòåìû ìíîãèõ âçàèìîäåéñòâóþùèõ ÷àñòèö ñ ñîáñòâåííûìè äèïîëüíûìè ìîìåíòàìè. Ïðîñòðàíñòâî-âðåìåííàÿ ýâîëþöèÿ ïëîòíîñòè çàðÿäà, ïëîòíîñòè òîêà, ïëîòíîñòè ýíåðãèè, ïîëÿðèçàöèè è ïîòîêà ïîëÿðèçàöèè÷àñòèö ñ ñîáñòâåííûì ýëåêòðè÷åñêèì äèïîëüíûì ìîìåíòîì òðåáóåò äëÿ ñâîåãî îïèñàíèÿ óðàâíåíèå áàëàíñà èìïóëüñà, áàëàíñà ýíåðãèè, äèíàìèêè ïîëÿðèçàöèè è ýâîëþöèè ïîòîêà ïîëÿðèçàöèè, ó÷èòûâàþùèå ìíîãî÷àñòè÷íûåâçàèìîäåéñòâèÿ.

Îñíîâíûìè ÿâëÿþòñÿ êóëîíîâñêèå âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäóçàðÿäàìè, äèïîëü-äèïîëüíûå âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó äèïîëÿìè è äåéñòâèåïîëÿ, ñîçäàâàåìîãî çàðÿäàìè íà äèïîëü, à òàê æå ïîëÿ äèïîëÿ íà çàðÿä.7 ïåðâîì ïàðàãðàôå ñôîðìóëèðîâàíà îñíîâíàÿ ñóòü ïðîáëåìû èïîñòàâëåíà çàäà÷à.Âî âòîðîì ïàðàãðàôå ââîäèòñÿ ãàìèëüòîíèàí âçàèìîäåéñòâèé êâàíòîâîé ãèäðîäèíàìèêè äëÿ ñèñòåìû çàðÿæåííûõ ÷àñòèö ñ ñîáñòâåííûìè ýëåêòðè÷åñêèìè äèïîëüíûìè ìîìåíòàìè, ó÷èòûâàþùèé äèïîëü-äèïîëüíûå, êóëîíîâñêèå è çàðÿä-äèïîëüíûå âçàèìîäåéñòâèÿ.

Ââîäèòñÿ ïîëå êîíöåíòðàöèè ÷èñëà ÷àñòèö ρ(r, t) â îêðåñòíîñòè òî÷êè òð¼õìåðíîãî ôèçè÷åñêîãî ïðîñòðàíñòâà. òðåòüåì ïàðàãðàôå, íà îñíîâå ìåòîäà êâàíòîâîé ãèäðîäèíàìèêè, èç ìíîãî÷àñòè÷íîãî óðàâíåíèÿ Øðåäèíãåðà ïîëó÷åíî óðàâíåíèå áàëàíñàèìïóëüñà, ïðèíèìàþùåå âî âíèìàíèå âëèÿíèå äèïîëü-äèïîëüíûõ, êóëîíîâñêèõ è çàðÿä-äèïîëüíûõ âçàèìîäåéñòâèé ìåæäó ÷àñòèöàìè. Ó÷èòûâàåòñÿâêëàä êâàíòîâîãî ïîòåíöèàëà Áîìà. ÷åòâ¼ðòîì ïàðàãðàôå, ïóò¼ì ââåäåíèÿ âåêòîðà ïëîòíîñòè äèïîëüíîãî ìîìåíòà( , t) â îêðåñòíîñòè òî÷êè òð¼õìåðíîãî ôèçè÷åñêîãîP rïðîñòðàíñòâà, ïîëó÷åíî óðàâíåíèå äèíàìèêè ïîëÿðèçàöèè è óðàâíåíèå ýâîëþöèè ïîòîêà ïîëÿðèçàöèè Rαβ (r, t), ó÷èòûâàþùåå âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó÷àñòèöàìè ñðåäû. ïðèáëèæåíèè ñàìîñîãëàñîâàííîãî ïîëÿ ñèñòåìà óðàâíåíèé êâàíòîâîé ãèäðîäèíàìèêè èìååò ñëåäóþùèé âèäˆóðàâíåíèå íåïðåðûâíîñòè∂t ρ(r, t) + ∂β (ρ(r, t)υ β (r, t)) = 0,ˆ(1)óðàâíåíèå áàëàíñà èìïóëüñàmρ(r, t)(∂t + υ β (r, t)∂β )υ α (r, t) + ∂β pαβ (r, t) + ∂β Λαβ (r, t)(2)eγβα(r, t)= eρ(r, t)Eext(r, t) + P β (r, t)∂ α Eext(r, t) + ρ(r, t)αβγ υ β (r, t)Bextc8β+P (r, t)∂Zαα−eρ(r, t)∂ ∂βˆ00βγ02dr G (r, r )Pγ (r , t) − e ρ(r, t)∂Z00β0βZα000dr T (r, r )ρ(r , t)Zα0dr T (r, r )P (r , t) + eP (r, t)∂ ∂β00dr T (r, r )ρ(r , t)óðàâíåíèå ýâîëþöèè ïîëÿðèçàöèè(3)∂t P α (r, t) + ∂β Rαβ (r, t) = 0,ˆóðàâíåíèå äèíàìèêè ïîòîêà ïîëÿðèçàöèè∂t Rαβ (r, t) ++e1β∂γ Rαβγ (r, t) = P α (r, t)Eext(r, t)mm1e βγδ αγγδ R (r, t)Bext(r, t)(r, t) + Dαγ (r, t)∂β Eextmcme− Dαγ (r, t)∂βme2− P α (r, t)∂βmZZedr C (r, r )ρ(r , t) + P α (r, t)∂βm00γ1dr T (r, r )ρ(~r , t)+ Dαγ (r, t)∂βm00Z00Z(4)000dr C γ (r, r )P γ (r , t)000dr Gγδ (r, r )P δ (r , t),ãäåZαβD (r, t) =dRXδ(r − rj )dαj ψ + dβj ψ(R, t) = σP α (r, t)P β (r, t).ρ(r, t)(5)Λαβ - êâàíòîâûé ïîòåíöèàë Áîìà, pαβ - òåíçîð êèíåòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ,000T (r, r ), C γ (r, r ), Gγδ (r, r ) - ôóíêöèè Ãðèíà êóëîíîâñêîãî, çàðÿä-äèïîëüíîãîè äèïîëü-äèïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèé.!2~1Λαβ (r, t) = −∂ α ∂ β ρ(r, t) −(∂ α ρ(r, t))(∂ β ρ(r, t)) .4mρ(r, t)9(6)Íîâûé òåíçîð, ïîÿâèâøèéñÿ â óðàâíåíèè äèíàìèêè ïîòîêà ïîëÿðèçàöèè, èìååò âèäRαβγ (r, t) = rαβγ (r, t) + Λαβγ (r, t) + mRαβ (r, t)v γ (r, t)(7)+mRαγ (r, t)v β (r, t) − mP α (r, t)v β (r, t)v γ (r, t). âûðàæåíèè äëÿ òåíçîðà Rαβγ (r, t) ó÷èòûâàåòñÿ âêëàä òåïëîâûõ äâèæåíèé äèïîëåé rαβγ (r, t) è âëèÿíèå àíàëîãà êâàíòîâîãî ïîòåíöèàëà ÁîìàÌàäåëóíãà Λαβγ (r, t). òðåòüåé ãëàâå,èñïîëüçóÿ ìåòîä êâàíòîâîé ãèäðîäèíàìèêè, ðàñ-ñìîòðåíà âîëíîâàÿ äèíàìèêà â êâàíòîâûõ ñèñòåìàõ íåéòðàëüíûõ è çàðÿæåííûõ ÷àñòèö ñ ïîëÿðèçàöèåé. ïåðâîì ïàðàãðàôå ïðîâîäèòñÿ èññëåäîâàíèå ñîáñòâåííûõ âîëíâ îäíîìåðíûõ è äâóìåðíûõ ñèñòåìàõ íåéòðàëüíûõ ÷àñòèö, îáëàäàþùèõñîáñòâåííûìè ýëåêòðè÷åñêèìè äèïîëüíûìè ìîìåíòàìè, è ïîìåù¼ííûõ âîâíåøíåå îäíîðîäíîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, ïåðïåíäèêóëÿðíîå ïëîñêîñòè ëîêàëèçàöèè ÷àñòèö.

 äâóìåðíîé ñðåäå íåéòðàëüíûõ äèïîëåé, â êà÷åñòâå êîòîðûõ âûáðàí ãàç ìîëåêóë îêñèäà àçîòà N O, çàêîí äèñïåðñèè íîâîé âîëíûïîëÿðèçàöèè, èçîáðàæ¼ííîé íà ðèñ. (1), èìååò âèäsω(k) =σβ(k)| αρ0 | E0 k 3/2 ,mρ0(8)Ôóíêöèÿ, ãðàôè÷åñêè ïðåäñòàâëåííàÿ íà ðèñ. (2), è çàâèñÿùàÿ îò ìîäóëÿ âîëíîâîãî âåêòîðà, õàðàêòåðèçóåò äèïîëü-äèïîëüíûå âçàèìîäåéñòâèÿâ ñðåäå (ξ = r0 k , r0 - ðàäèóñ ÷àñòèöû)Zβ(k) = 2π∞drξJ0 (r),r2(9) îäíîìåðíîé ñèñòåìå äèïîëåé âîëíà ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ ïî çàêîíó, ãðàôè÷åñêè ïðåäñòàâëåííîìó íà ðèñ. (3)sω(k) =σβ1 (k)| αρ0 | E0 k 2 .mn010(10)1 ´ 1078 ´ 1066 ´ 106Ω4 ´ 1062 ´ 106005.0 ´ 1071.0 ´ 108k1.5 ´ 1082.0 ´ 108Ðèñ. 1: Äâóìåðíàÿâîëíà ïîëÿðèçàöèè (8). Ãðàôèê îòðàæàåò çàâèñèìîñòü÷àñòîòû âîëíû (Ãö) îò ìîäóëÿ âîëíîâîãî âåêòîðà (ñì−1) äëÿ ñëåäóþùèõçíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ ñðåäû: íåâîçìóùåííàÿ êîíöåíòðàöèÿ ìîëåêóë îêñèäààçîòà NO ρ0 ' 1012cì−2, T ∼ 1K - òåìïåðàòóðà ñðåäû, E0 ' 104B/ì îäíîðîäíîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, ïîëÿðèçóåìîñòü ìîëåêóëû NO âî âíåøíåìïîëå α = d20/3kB T ' 0.618 · 10−22cì3.605040Β302010002 ´ 1074 ´ 1076 ´ 1078 ´ 1071 ´ 108kÃðàôè÷åñêàÿ çàâèñèìîñòü ôóíêöèè β(ξ) äëÿ äâóìåðíîé ñèñòåìûäèïîëåé ïðè r0 ∼ 0.1íì.Ðèñ.

2:113.5 ´ 1083.0 ´ 1082.5 ´ 1082.0 ´ 1081.5 ´ 1081.0 ´ 1085.0 ´ 1070Ω02 ´ 107 4 ´ 107 6 ´ 107 8 ´ 107 1 ´ 108kÃðàôè÷åñêîå ïðåäñòàâëåíèå îäíîìåðíîé âîëíû ïîëÿðèçàöèè (10).Ãðàôèê îòðàæàåò çàâèñèìîñòü ÷àñòîòû âîëíû (Ãö) îò ìîäóëÿ âîëíîâîãîâåêòîðà (ñì−1), íåâîçìóùåííàÿ êîíöåíòðàöèÿ ìîëåêóë NO ρ0 ' 106cì−1.Ðèñ. 3:706050Β 40302010002 ´ 107 4 ´ 107 6 ´ 107 8 ´ 107 1 ´ 108kÃðàôè÷åñêàÿ çàâèñèìîñòü ôóíêöèè β1(ξ) äëÿ îäíîìåðíîé ñèñòåìûäèïîëåé ïðè r0 ∼ 0.1íì.Ðèñ. 4:12Ôóíêöèÿ β1 (k), õàðàêòåðèçóþùàÿ âçàèìîäåéñòâèå ñîñåäíèõ äèïîëåé âîäíîìåðíîì ñëó÷àå, ïðåäñòàâèìà â ôîðìåZ ∞β1 (k) = 2drξcos(r).r3(11) êà÷åñòâå èññëåäóåìîé ñðåäû áûë âçÿò ãàç, ñîñòîÿùèé èç ïîëÿðíûõìîëåêóë îêñèäà àçîòà N O, îáëàäàþùèõ ñîáñòâåííûìè äèïîëüíûìè ìîìåíòàìè d0 ' 0.16 Ä, áóäó÷è îõëàæäåííûìè äî òåìïåðàòóð ïîðÿäêà T ∼ 1K,ìàññà ìîëåêóëû îêñèäà àçîòà m ' 4.98 · 10−23 ã.Âî âòîðîì ïàðàãðàôå èëëþñòðèðóåòñÿ íàõîæäåíèå ñïåêòðà ñîáñòâåííûõ âîëí â äâóìåðíûõ ñèñòåìàõ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö.

Ðàññìàòðèâàåòñÿ ìîäåëüíàÿ ïîâåðõíîñòü, íà êîòîðîé íàõîäèòñÿ ãàç ýëåêòðîíîâ è äûðîê,ëîêàëèçîâàííûé â ïëîñêîñòè, è ìàëûå âîçìóùåíèÿ îñíîâíûõ ôèçè÷åñêèõâåëè÷èí îêîëî èõ ñòàöèîíàðíûõ ñîñòîÿíèé âî âíåøíåì ïîñòîÿííîì ýëåêòðè÷åñêîì ïîëå. Äèñïåðñèîííîå ñîîòíîøåíèå äëÿ äâóìåðíûõ ëåíãìþðîâñêèõ âîëí ñ äîáàâêîé äèïîëü-äèïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, ïðåäñòàâëåííîåíà ðèñ. (5), èìååò âèä2 2ω 2 = vsik +2πα2 ρ20 E02 β(k)e2 k 4~2 42k+ω+,Li22 k 2 + 1 ~2 k 4 + m2 ω 24m2m2 vsiLi24(12)2= 2πe2 ρ0 k/m - ÷àñòîòà äâóìåðíîé âîëíû Ëåíãìþðà.ãäå ωLi2Ïîêàçàíî, ÷òî â ñðåäå âîçíèêàåò íåóñòîé÷èâàÿ âîëíà, âîçáóæäàåìàÿèñêëþ÷èòåëüíî äèíàìèêîé ïëîòíîñòè äèïîëüíîãî ìîìåíòà ðèñ. (6)2πα2 ρ20 E02 β(k)e2 k 4ω =− 2 2 2 1 2 4.2m vsi k + 4 ~ k + m2 ωLi22(13) òðåòüåì ïàðàãðàôå ðàññìàòðèâàþòñÿ äâóìåðíûå ñèñòåìû, îáðàçîâàííûå çàðÿæåííûìè ÷àñòèöàìè äâóõ ñîðòîâ, êîòîðûå ìîãóò áûòü ýêñïåðèìåíòàëüíî ðåàëèçîâàíû â òîíêèõ ïë¼íêàõ èç ìåòàëëà èëè ïîëóïðîâîäíèêà, à òàê æå â îïûòàõ ñ òîíêèìè íàíî-ðàçìåðíûìè èîííûìè êðèñòàëëàìè. ìîäåëüíîé çàäà÷å èîíû è äûðêè, îáëàäàþùèå ñîáñòâåííûìè äèïîëüíûìèìîìåíòàìè, îáðàçóþò èîííûé êðèñòàëë.

Ñ÷èòàÿ âêëàä ïîëÿðèçàöèè ìàëûì,137 ´ 10136 ´ 10135 ´ 10134 ´ 1013Ω3 ´ 10132 ´ 10131 ´ 101302 ´ 10804 ´ 1086 ´ 1088 ´ 1081 ´ 109kÄèñïåðñèÿ äâóìåðíûõ ëåíãìþðîâñêèõ âîëí (12) ñ ó÷¼òîì äèïîëüäèïîëüíûõ âçàèìîäåéñòâèé. Ãðàôèê îòðàæàåò çàâèñèìîñòü ÷àñòîòûâîëíû (Ãö) îò ìîäóëÿ âîëíîâîãî âåêòîðà (ñì−1): ρ0 ' 1012cì−2 - íåâîçìóùåííàÿ êîíöåíòðàöèÿ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö, d0 ' 10−18e· ñì - äèïîëüíûé ìîìåíò, T ∼ 100K - òåìïåðàòóðà ñðåäû, E0 ' 105B/ì - îäíîðîäíîåýëåêòðè÷åñêîå ïîëå.

×¼ðíàÿ âåòâü îòðàæàåò äèñïåðñèþ êëàññè÷åñêèõ 2Dëåíãìþðîâñêèõ âîëí, ïóíêòèðíàÿ âåòâü - âëèÿíèå êâàíòîâîãî ïîòåíöèàëàÁîìà.Ðèñ. 5:250 000200 000ImΩ150 000100 00050 000005.0 ´ 1071.0 ´ 108k1.5 ´ 1082.0 ´ 108Ãðàôèê çàâèñèìîñòè ìíèìîé ÷àñòè äâóìåðíîé âîëíû êàê ðåçóëüòàò äèíàìèêè ïîëÿðèçàöèè (13). Ãðàôèê îòðàæàåò çàâèñèìîñòü ÷àñòîòû âîëíû (Ãö) îò ìîäóëÿ âîëíîâîãî âåêòîðà (ñì−1): ρ0 ' 5 · 1012cì−2,d0 ' 10−18 ÑÃÑÝ, E0 ' 105 B/ì - îäíîðîäíîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå.Ðèñ.

Характеристики

Список файлов диссертации