Preview

Bulletin of State University of Education. Series: Physics and Mathematics

Advanced search

QUANTUM ELECTRON PLASMA AND S-WAVE INTERACTION WITH METAL HALF-SPACE

https://doi.org/10.18384/2310-7251-2021-4-54-65

Abstract

Aim. We study the influence of kinetic and quantum wave properties of degenerate electron plasma on the S-wave interaction with metal half-space. Methodology. The dependence of the energy absorption coefficient of S-waves by metal half-space on the radiation frequency not exceeding the plasma frequency is studied and analyzed using theoretical formulae that take into account the transverse dielectric permittivity of the plasma of conduction electrons. Results. It is shown that at the usual values of the collision frequency of conduction electrons, the results for quantum electron plasma differ from the results for classical electron plasma and for classical electron gas. In the case of small values of the collision frequency of electrons, the results for quantum and classical electron plasmas almost coincide at the frequencies less than the plasma frequency, and differ at frequencies near this frequency. Research implications. The obtained results can be used in the theoretical study of interaction of radiation with metals, as well as in the development of optical devices using metal radiation detectors.

About the Authors

E. A. Bedrikova
Moscow Region State University
Russian Federation


N. V. Zverev
Moscow Region State University
Russian Federation


V. I. Paryonkina
Moscow Region State University
Russian Federation


A. A. Yushkanov
Moscow Region State University
Russian Federation


References

1. Нелокальные эффекты в электродинамике металлических пластин / Парадес-Хуарес А., Диас-Монхе С., Макаров Н. М., Перес-Родригес Ф. // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2009. Т. 90. № 9. С. 687-692.

2. Manzanares-Martinez J. Analytic expression for the effective plasma frequency in one-dimensional metallic-dielectric photonic crystal // Progress in Electromagnetics Research M. 2010. Vol. 13. P. 189-202. DOI: 10.2528/PIERM10061905.

3. Using metallic photonic crystals as visible light sources / Belousov S., Bogdanova M., Deinega A. etc. // Physical Review B. 2012. Vol. 86. Iss. 17. P. 174201.

4. Электромагнитные экраны инфракрасного диапазона на основе наноразмерных слоёв металла, SiO2 и SiO / Давидович М. В., Яфаров Р. К., Доронин Д. М., Шиловский П. А. // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2012. Т. 15. № 2. С. 19-21.

5. Landau damping of electromagnetic transport via dielectric-metal superlattices / Paredes-Juarez A., Iakushev D. A., Flores-Desirena B., Makarov N. M., Perez-Rodriguez F. // Optics Letters. 2015. Vol. 40. Iss. 15. P. 3588-3591. DOI: 10.1364/OL.40.003588

6. Yushkanov A. A., Zverev N. V. Quantum Electron Plasma, Visible and Ultraviolet P-wave and Thin Metallic Film // Physics Letters A. 2017. Vol. 381. Iss. 6. P. 679-684. DOI: 10.1016/j.physleta.2016.12.012.

7. Расчёт высокочастотной электропроводности тонкого полупроводникового слоя в случае различных коэффициентов зеркальности его поверхностей / Кузнецова И. А., Романов Д. Н., Савенко О. В., Юшканов А. А. // Микроэлектроника. 2017. Т. 46. № 4. С. 275-283. DOI: 10.7868/S0544126917040032.

8. Castillo-Lopez S. G., Makarov N. M., Perez-Rodriguez F. Quantum resonances of Landau damping in the electromagnetic response of metallic nanoslabs // Optics Letters. 2018. Vol. 43. Iss. 10. P. 2410-2413. DOI: 10.1364/OL.43.002410.

9. Александров А. Ф., Богданкевич Л. С., Рухадзе А. А. Основы электродинамики плазмы: учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1978. 407 с.

10. Кондратенко А. Н. Проникновение поля в плазму. М.: Атомиздат, 1979. 232 с.

11. Латышев А. В., Юшканов А. А. Поперечная электрическая проводимость квантовой столкновительной плазмы в подходе Мермина // Теоретическая и математическая физика. 2013. Т. 175. № 1. С. 132-143. DOI: 10.4213/tmf8422.

12. Frensley W. R. Wigner-function model of a resonant-tunneling semiconductor device // Physical Review B. 1987. Vol. 36. Iss. 3. P. 1570-1580. DOI: 10.1103/PhysRevB.36.1570.

13. Kuznetsova I. A., Savenko O. V., Romanov D. N. The influence of Fermi surface anisotropy and the charge carrier surface scattering kinetics on the electrical conductivity of a thin metal film in the view of the quantum size effect // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2056.International Conference “Advanced Element Base of Micro- and Nano-Electronics with Using of ToDate Achievements of Theoretical Physics” (MRSU 2021, 20-23 April 2021, Moscow, Russia). P. 012018. DOI: 10.1088/1742-6596/2056/1/012018.

14. Kliewer K. L., Fuchs R. Anomalous Skin Effect for Specular Electron Scattering and Optical Experiments at Non-Normal Angles of Incidence // Physical Review. 1968. Vol. 172. Iss. 3. P. 607-624. DOI: 10.1103/PhysRev.172.607.

15. Fuchs R., Kliewer K. L. Optical Properties of an Electron Gas: Further Studies of a Nonlocal Description // Physical Review. 1969. Vol. 185. Iss. 3. P. 905-913. DOI: 10.1103/PhysRev.185.905.

16. Зверев Н. В., Юшканов А. А. Квантовый эффект поглощения H-волн в металлическом полупространстве // Труды 62-й Всероссийской научной конференции МФТИ (18-24 ноября 2019 года). Фундаментальная и прикладная физика: сборник тезисов. М.: МФТИ, 2019. С. 228-230.


Review

Views: 119


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2949-5083 (Print)
ISSN 2949-5067 (Online)