Усиление И Инверсия Переменного Электрического Поля В Мелкодисперсном Диэлектрике

Abstract

Установлено, что в двух плоскопараллельных слоях разных диэлектриков, заключенных между пластинами плоского конденсатора, происходит усиление более чем в 10 3 раз синусоидального электрического поля. Для этого должны выполняться следующие условия: 1) один слой из двух образован мелкодисперсным диэлектриком, на поверхности частиц которого созданы ионизованные донорные центры, а в объеме частиц имеются свободные электроны; 2) диэлектрическая проницаемость порошка имеет отрицательное значение. При этом в слое порошка одновременно с усилением электрического поля происходит его инверсия. ВведениеИзучение электронных явлений в неоднородных полу-проводниках привлекает внимание исследователей (см., например, [1]). В случае мелкодисперсных полупро-водников, поверхность частиц которых легирована до-норной примесью, волновые функции электронов зоны проводимости ограничены размерами зерен порошка. Вследствие этого электронные явления в таких мел-кодисперсных материалах и однородных полупроводни-ках n-типа различаются существенным образом. Вольт-амперные характеристики порошков, поверхность на-ночастиц которых насыщена межузельными атомами водорода (донор), содержат участки отрицательного дифференциального сопротивления, которое монотонно приближается к нулю при увеличении силы тока [2]. Согласно результатам теоретического анализа, полупро-водниковые материалы, состоящие из сферических на-ночастиц, могут иметь термоэлектрическую эффектив-ность, в десятки раз превышающую термоэлектрическую эффективность однородных полупроводников. Для этого термоэлектронная работа выхода частиц порошка долж-на быть менее 1 eV [3], например в связи с наличием на их поверхности донорных центров.Цель настоящей работы состоит в изучении поляри-зации в синусоидальном электрическом поле мелкодис-персных диэлектриков, на поверхности частиц которых созданы ионизованные донорные центры. Электрическое поле в двухслойных диэлектрикахгде ε ′ и ε ′′ -ее вещественная и мнимая части, ε c = ε ′ c + iε ′′ c -диэлектрическая проницаемость решет-ки без учета свободных носителей тока, σ = σ ′ + iσ ′′ -электропроводность полупроводника, σ ′ и σ ′′ -веще-ственная и мнимая части электропроводности,e -заряд электрона, N(E) -плотность состоя-ний в зоне проводимости, E -энергия электрона,Используя для интеграла в выражении (2) теорему о среднем, с помощью формул (1) и (2) находимгде n -концентрация свободных электронов, m -эффективная масса электропроводности