Krawędź plazmowa

Krawędź plazmowa
Krawędź plazmowa
• Rozpatrzmy przebieg współczynnika odbicia w pobliżu częstości plazmowej  p .
• Dla uproszczenia pomijamy tłumienie (   0), co prowadzi do wyrażeń (z (*)):
• Rozważmy dwa przypadki:
Krawędź plazmowa
• Korzystając ze wzoru na współczynnik odbicia:
widzimy, że dla    p współczynnik odbicia jest równy 1.
• Dla    p współczynnik odbicia gwałtownie maleje, osiągając 0 dla częstości:
• Gwałtowny spadek współczynnika
odbicia => krawędź plazmowa
• Minimum współczynnika odbicia
=> minimum plazmowe
Krawędź plazmowa
• Znajomość położenia krawędzi lub minimum plazmowego, pozwala wyznaczyć
masę efektywną nośników, jeżeli wiemy jaka jest ich koncentracja:
• W półprzewodnikach krawędź plazmowa wypada
zwykle w obszarze podczerwieni, a jej położenie
zależy głównie od koncentracji nośników.
• Obok: krawędź plazmowa InSb typu n w temp.
pokojowej dla różnych koncentracji elektronów
(linie ciągłe – zależności teoretyczne)
• Znając ruchliwość nośników, możemy wyznaczyć
czas relaksacji:
gdzie masa efektywna otrzymana jest z położenia
krawędzi lub minimum plazmowego.
Krawędź plazmowa
• W obszarze całkowitego odbicia fali elektromagnetycznej ( R  1 ) wszystkie
nośniki poruszają się w fazie.
• Ich ruch ma charakter drgań kolektywnych o częstości własnej  p
(drgania plazmy swobodnych nośników)
• Całkowite odbicie dla    p można interpretować jako ekranowanie wnętrza
ośrodka przez drgania nośników w warstwie powierzchniowej.
• Kwanty drgań plazmy noszą nazwę plazmonów, z których każdy posiada
energię  p .
• Energia ta może być wyznaczona z analizy funkcji strat  Im1  ,
która w okolicach krawędzi plazmowej (    p ) osiąga maksimum.