Quantum dispersion properties of eigenmodes in semiconductor nanotubes with dielectric filling in dc magnetic field

Анотація

Теоретично досліджено дисперсійні властивості власних електромагнітних мод у напівпровідниковій нанотрубці (з квадратичним законом дисперсії електронів), заповненій немагнітним діелектриком і розміщеній у коаксіальному постійному магнітному полі. Передбачено нове квантове електродинамічне явище. Показано, що збільшення електронної густини в нанотрубці призводить до появи нових гілок у спектрі власних мод. Ці гілки виникають біфуркаційним способом при деяких критичних значеннях електронної густини, коли починає заповнюватися нова енергетична підзона електронів. Кількість гілок монотонно збільшується зі зростанням електронної густини і осцилює зі зростанням числа квантів магнітного потоку через нанотрубку (тобто має місце своєрідний ефект Ааронова–Бома). Також виявлено, що дисперсійні криві мають ділянки з аномальною дисперсією. Це може призвести до абсолютної пучкової нестійкості при поширенні вздовж нанотрубки циліндричного пучка заряджених частинок. Отримано та чисельно проаналізовано аналітичний вираз для втрат енергії електрона внаслідок збудження власних мод за умови черенковського резонансу.