Дисертаційна робота є теоретичним дослідженням кінетичних та гідродинамічних механізмів збудження, поширення та згасання електромагнітних коливань, обумовлених їх взаємодією з потоками заряджених частинок в обмежених провідних середовищах та особливостей впливу неоднорідних властивостей поверхні провідних твердих тіл на енергетичні спектри носіїв, закони дисперсії електромагнітних коливань та умови взаємодії заряджених частинок та коливань між собою. Основні результати дисертації сформульовано у таких висновках: 1. Побудовано квантову теорію беззіткнувального згасання поверхневих плазмонів для слабкої просторової дисперсії середовища. В її межах визначено структури електромагнітних полів та механізми їх згасання у квантовому та класичному наближеннях. При цьому: - визначено декременти згасання поверхневих плазмoнів і електроакустичних хвиль в умовах дифузного та дзеркального відбиття електронів провідності від межі розподілу середовищ; - в класичному наближенні досліджено еволюцію збурень густини носіїв напівобмеженої плазми твердого тіла, коли її поверхню перетинає потік електронів (сформульовано умови стійкості та нестійкості системи пучок-плазма); 2. Запропоновано теорію кінетичних нестійкостей власних електромагнітних коливань плазмоподібних структур, які обумовлені їх взаємодією з потоками заряджених частинок, що рухаються по нормалі до межі розподілу середовищ: - одержано кінетичні рівняння для електростатичних та електромагнітних коливань (бозонів) у неоднорідних системах, таких, як плазмовий шар, оточений провідними середовищами або діелектриками, метал-діелектрик-напівпровідник, двомірний електронний газ, вакуум-ідеальний провідник з періодично нерівною межею, знайдено вирази для інкрементів нестійкості та проаналізовані їх особливості; - розв’язано задачу про пучкову нестійкість поверхневих плазмових коливань при наявності потенційного бар’єра на межі розподілу середовищ; - визначено механізми нелінійної взаємодії поверхневих плазмонів та заряджених частинок; показано, що стабілізація плазмонів обумовлена взаємозв’язком їх амплітуди та густини частинок, який виникає при розв’язанні рівняння Шредінгера для хвильової функції основного стану. 3. Проведено теоретичні дослідження гідродинамічних пучкових нестійкостей у твердотільних плазмових структурах. При цьому: - досліджено механізми нестійкостей при взаємодії потоків заряджених частинок з електростатичними коливаннями у системі, що є плазмовим шаром (діелектриком), оточеним середовищами з різними електромагнітними властивостями, одержано умови зростання коливань, коли частинки проходять паралельно або перпендикулярно межам розподілу середовищ, досліджено зв’язок режимів їх згасання або зростання з фазовими співвідношеннями між полем плазмона та потоком електронів; - досліджено механізми взаємодії потоку заряджених частинок, що рухаються в періодично-неоднорідному плазмовому середовищі (напівпровідникової надгратки) по нормалі до межі розподілу, з електричним полем об’ємних коливань і визначено умови виникнення нестійких станів; - розв’язано задачу про резонансну взаємодію електростатичних коливань напівпровідникової надгратки з потоком заряджених частинок, що рухаються над її поверхнею, визначено спектр та інкремент нестійкості поверхневих коливань. 4. Проведено теоретичні дослідження впливу малих нерівностей на поверхні провідних твердих тіл на закони дисперсії заряджених частинок та електромагнітних коливань: - визначено спектральні характеристики поверхневих електронних станів, що виникають на межах провідних твердих тіл з безмежним потенційним бар’єром, малі нерівності поверхні яких мають періодичний або нерегулярний характер; - одержано закон дисперсії поверхневих поляритонів у неоднорідній плазмі, неоднорідність якої виникає завдяки поверхневим електронним станам на нерівній межі; - показано, що неоднорідність плазми призводить до дисперсії поверхневих коливань. 5. Запропоновано теорію перехідного випромінювання електронного потоку у структурах із неоднорідними властивостями поверхні: - визначено особливості спектральних характеристик енергії перехідного випромінювання об’ємних хвиль при наявності потенційного бар’єра; знайдено вирази для додаткових складових полів випромінювання об’ємних хвиль при наявності потенційного бар’єра та вирази для додаткових складових полів випромінювання, пов’язаних із зміною швидкості частинок та виникненням відбитих компонентів потоку; проведено аналіз осциляцій густини випромінювання, що визначається розмірами потенційного бар’єра у твердотільних структурах; - досліджено механізми збудження поверхневих електромагнітних коливань на межі твердотільної плазми в умовах модуляції електронного потоку, одержано вираз для спектральної густини випромінювання поверхневих хвиль та умови її збільшення завдяки параметрам модуляції. 6. Досліджено взаємодію геліконів і заряджених частинок в магнітоактивній плазмі: - знайдено характеристичні втрати енергії зарядженої частинки, що рухається по гвинтовій траєкторії на збудження об’ємних та поверхневих геліконів; - показано, що випромінювання Вавілова-Черенкова зарядом об’ємних геліконів рівнозначно випромінюванню магнітного моменту, який направлений та рухається вздовж зовнішнього магнітного поля, і що цей ефект лежить в основі беззіткнувального магнітного згасання геліконів у плазмових середовищах; - сформульовано умови виникнення пучкової нестійкості геліконів і знайдено інкремент; - показано, що втрати енергії частинки на збудження поверхневих геліконів значно перевищують ті, що виникають при взаємодії її з об’ємними геліконами і відрізняються від втрат енергії магнітного диполю. Цитована література Александров А.Ф., Богданкевич Л.С., Рухадзе А.А. Колебания и волны в плазменных средах. - М.: Издательство Московского университета, 1990. - 272 с. Белецкий Н.Н., Светличный В.М., Халамейда Д.Д., Яковенко В.М. Электромагнитные явления СВЧ – диапазона в неоднородных полупроводниковых структурах. - Киев: Наукова думка, 1991. – 216 с. Гинзбург В.Л., Цытович В.Н. Переходное излучение и переходное рассеяние. - М.: Наука, 1984. – 360 с. Bass F.G., Bylgakov A.A. Kinetic and Electromagnetic Phenomenc in Classical and Quantum Semiconductor Superlattices. - New York.: Nova Science Publishers, 1997. – 498 p. Ахиезер А.И., Ахиезер И.А., Половин Р.В., Ситенко А.Г., Степанов К.Н. Электродинамика плазмы. – М.: Наука, 1974. – 719 с.
Основні публікації на тему дисертації 1. Яковенко И.В. Взаимодействие потока заряженных частиц с поверхностной звуковой волной на границе раздела сред вакуум – идеальный проводник // Электроника миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. – Киев: Наукова думка. - 1988. – С. 252 – 255. 2. Яковенко В.М., Яковенко И.В. Взаимодействие поверхностных плазмонов с электронами при их отражении от границы раздела сред // ДАН Украины. - 1993. - № 3. - С. 91 – 94. 3. Yakovenko V.M., Yakovenko I.V. Interaction of surface plasmons with charge carriers at media interface // Physics Letters. - 1994. - A . 196. - P. 290 – 294. Нескородов Г.Ф., Князєв В.В., Федченко Т.Ю., Яковенко І.В. Збудження поверхневих плазмових коливань в структурах зарядами, що рухаються вздовж межі розподілу середовищ // Український фізичний журнал. – 1995.- Т.40 , № 3. - С. 215 – 217. Буртыка М.В., Яковенко В.М., Яковенко И.В. Взаимодействие потоков заряженных частиц с плазмонами в двумерном электронном газе // Физика низких температур. – 1995. – Т.21, №6. – С. 628 – 632 . Pogrebnyak V.A., Yakovenko V.M., Yakovenko I.V. Electronic surface States at the irregular interface of media // Physics Letters.- 1995. - A. 209. – P. 103 – 106. Погребняк В.А., Яковенко В.М., Яковенко И.В. Поверхностные электронные состояния на неровной границе раздела двух сред // Физика твердого тела. – 1998. – Т.68, №1. - С. 11- 14. Яковенко В.М., Яковенко И.В. Бесстолкновительное затухание поверхностных геликонов в плазмоподобных средах // Доповіді НАН України. – 1997. - №12.-С. 59 – 61. Яковенко В.М., Яковенко И.В. Бесстолкновительное затухание поверхностных колебаний и возможности его обращения в плазмоподобных средах // Изв.ВУЗов. Радиофизика. – 1998. – Т.XLI, № 6. - С. 735 – 745. Яковенко И.В. Взаимодействие заряженных частиц с поверхностными волнами на периодически – неровной идеально-проводящей поверхности // Радиофизика и электроника.- Харьков: Ин-т радиофизики и электроники им. А.Я.Усикова НАН Украины. – 1998. – Т.3, №1. – С. 7 – 11. Фалько В.Л., Ханкина С.И., Яковенко В.М., Яковенко И.В. Переходное излучение заряда в средах с неоднородным потенциалом // Журнал технической физики. – 1998. – Т.68, №1. – С. 11 – 14. Яковенко И.В. Затухание поверхностных плазмонов при взаимодействии с потоком заряженных частиц // Доповіді НАН України.- 1998. - №8. – С. 96 - 100. Яковенко В.М., Яковенко И.В. Колебания полуограниченной плазмы и электронного пучка проходящего через границу раздела // Радиофизика и электроника.- Харьков: Ин-т радиофизики и электроники им. А.Я.Усикова НАН Украины. – 1998. – Т.3, №3. – С. 94 – 99. Яковенко В.М., Яковенко И.В. О бесстокновительном затухании поверхностных плазмонов // Физика плазмы . – 1999. – Т.25, №6. - С. 558 - 561. Яковенко И.В. Взаимодействие потоков заряженных частиц с поверхностными колебаниями в неоднородных плазменных средах // Радиофизика и электроника.- Харьков: Ин-т радиофизики и электроники им. А.Я.Усикова НАН Украины.- 1999. – Т.4, №2. - С. 86 – 90 . Яковенко В.М., Яковенко И.В. Электростатические колебания в плазмоподобных структурах, содержащих потоки заряженных частиц // Радиофизика и радиоастрономия. – 1999. – Т.4 , №4. – С. 376 – 378. Яковенко В.М., Яковенко И.В. О резонансном взаимодействии плазменных колебаний с потоком заряженных частиц в слоисто – периодических средах //Доповіді НАН України. - 2000. - №10. – С. 87 - 92. Яковенко В.М., Яковенко И.В. Нелинейное взаимодействие поверхностных плазмонов с потоком заряженных частиц, проходящих через границу // Доповіді НАН України. - 2000. - №1. – С. 70 - 74. Яковенко В.М., Яковенко И.В. Неустойчивость поверхностных плазмонов, вызванная потоком заряженных частиц в средах с неоднородным потенциалом // Радиофизика и электроника.- Харьков: Ин-т радиофизики и электроники им. А.Я.Усикова НАН Украины. – 2000. – Т.5, №3. - С. 65 – 69 . Фалько В.Л., Ханкина С.И., Яковенко В.М., Яковенко И.В. Бесстолкновительное затухание поверхностных колебаний в плазмоподобных средах // Зарубежная радиоэлектроника. – 2001. - №7. - С. 54 – 79. Яковенко И.В. Взаимодействие поверхностных плазмонов и заряженных частиц на границе с неоднородным потенциалом // Доповіді НАН України. - 2001. - №7. – С. 74 - 80. Яковенко В.М., Яковенко И.В. О переходном излучении поверхностных поляритонов модулированным потоком заряженных частиц // Радиофизика и электроника.- Харьков: Ин-т радиофизики и электроники им. А.Я.Усикова НАН Украины. - 2001. – Т.6, №1.– С.97 – 102. Ханкина С.И., Яковенко В.М., Яковенко И.В. Поверхностные плазменные волны на неровной границе твердого тела // Изв.ВУЗов. Радиофизика. – 2002. – Т.XLV, № 10. – С. 887 – 893. Яковенко В.М. Яковенко И.В. О взаимодействии потока заряженных частиц с двумерным электронным газом // Радиофизика и электроника.- Харьков: Ин-т радиофизики и электроники им. А.Я.Усикова НАН Украины. – 2002. – Т.7, № 1. – С. 95 –97. Ханкина С.И., Яковенко В.М., Яковенко И.В. Потери энергии заряженной частицы на возбуждение геликонов в плазме твердого тела // Радиофизика и электроника.- Харьков: Ин-т радиофизики и электроники им. А.Я.Усикова НАН Украины. – 2002. - Т.7, № 2. – С. 342 – 346. Ханкіна С.І., Яковенко В.М., Яковенко І.В. Електромагнітні хвилі у твердотільній плазмі з нерівною межею // Український фізичний журнал. – 2003. - Т.48, № 2. – С. 108 – 114. Результати дисертації додатково висвітлені в таких працях: Яковенко В.М. Яковенко И.В. Бесстолкновительное затухание поверхностных плазмонов и возможности его обращения в проводящих твердых телах // Вісник Харківського національного університету. Радіофізика та електроніка. - 2002.– Вип.2, № 570. – С. 60 – 61. Yakovenko V.M., Yakovenko I.V. Instability of surface plasmons at the interaction with charge carriers at media // Proc. International Symposium «Physics and Engineering of millimeter and submillimeter waves».- Kharkov (Ukraine). – 1994. - Р. 163- 164. Yakovenko V.M., Yakovenko I.V. Surface helicons in plasma like media and their collisionless damping // Proc. European Physical Society Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics.- Kiev (Ukraine).- 1996. - Р. 1407 -1410. Yakovenko V.M.,Byrtyka M.V, Yakovenko I.V. Interaction of charged particle flows with plasmons in two-dimensional electron gas // Proc. Digest of tehnical papers from the XX International Conference on Infrared and Millimiter Waves. - International Jornal of Infrared and Millimiter Waves.- 1996. - Vol.17, №3. - Р. 559 – 568. Yakovenko V.M., Yakovenko I.V. On Collisionless damping of surface plasmons // Proc. International Symposium «Physics and Engineering of millimeter and submillimeter waves». -Kharkov (Ukraine). – 1998. – Р. 286 -288. Yakovenko V.M., Yakovenko I.V. Surface plasmons instability brought about the flux of charged particles in the media with inhomogeneous potential // Proc. International Symposium «Physics and Engineering of millimeter and submillimeter waves».- Kharkov (Ukraine) – 2001. - Р. 311 -313 . Yakovenko V.M., Yakovenko I.V. Collisionless damping of surface plasma oscillations and possibilities at its reverse at the interaction with charged particle flouss // Proc. International Conference ( MMET – 2002) ”Mathematical methods in electromagnetic theory”. - Kiev( Ukraine). – 2002. - Р. 650 – 652.
|
