Анотація до роботи:

Бенгус С.В. Нестаціонарні процеси в вісмуті в режимі генерації фононів – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І.Вєркіна НАН України, Харків, 2003р.

У роботі вперше спостережено поширення акустичного імпульсу, сформованого стаціонарним потоком нерівноважних фононів, що генеруються при надзвуковому дрейфі носіїв заряду в вісмуті. Визначено порядок величини довжини фонон-електронної релаксації. Виявлено потужний фононний механізм переносу енергії: перехід в режим генерації фононів супроводжується різким зростанням градієнту температури, пов’язаного з поперечним гальванотермомагнітним ефектом. Зроблено висновок про потенційну можливість побудови ефективного низькотемпературного рефрижератора на основі виявленого ефекту. Вперше на основі даних, отриманих з вимірів двох незалежних ефектів – як акустомагнітоелектричного, так і гальванотермомагнітного, зроблено оцінку енергії, що надходить в систему нерівноважних фононів з електронної системи при надзвуковому дрейфі. Експериментально підтверджено зв’язок ефекту Єсаки з генерацією фононів.

Вивчено акустоелектричні осциляції, які пов’язані з утворенням і рухом акустоелектричних доменів. Знайдено кореляцію вірогідності збудження осциляцій з неоднорідністю розподілу струму в зразку. Розроблено надійний метод їх збудження. Вперше експериментально показано, що фонон-електронна релаксація акустичного імпульсу акустоелектричного домену є невід’ємною частиною даного нестаціонарного процесу. Проведено виміри періодів осциляцій в широкому діапазоні зовнішніх полів та температури.

У дисертаційній роботі вирішено поставлену задачу щодо оцінки енергії, яка надходить з електронної системи в систему нерівноважних фононів при надзвуковому дрейфі носіїв заряду, а також досліджені нестаціонарні процеси, що виникають в цих умовах. Основними результатами роботи є такі:

1. Вперше спостережено розповсюдження стаціонарного потоку нерівноважних фононів у вісмуті і визначено порядок величини фонон-електронної довжини для фононів, що генеруються при надзвуковому дрейфі носіїв заряду.

2. Виявлено потужний фононний механізм переносу енергії: перехід в режим генерації фононів супроводжується різким зростанням градієнту температури, пов’язаного з поперечним гальванотермомагнітним ефектом. Зроблено висновок про потенційну можливість побудови ефективного низькотемпературного рефрижератора на основі виявленого ефекту.

3. Вперше на основі даних, отриманих з вимірів двох незалежних ефектів – як акустомагнітоелектричного, так і гальванотермомагнітного, зроблено оцінку енергії, що надходить в систему нерівноважних фононів з електронної системи при надзвуковому дрейфі. Експериментально підтверджено зв’язок ефекту Єсаки з генерацією фононів.

4. Знайдено кореляцію вірогідності збудження акустоелектричних осциляцій з неоднорідністю розподілу струму у зразку. Зроблено висновок про доменну природу спостережених осциляцій. Вперше експериментально показано, що фонон-електронна релаксація акустичного імпульсу акустоелектричних доменів є невід’ємною частиною даного нестаціонарного процесу.

5. Розроблено надійний метод збудження акустоелектричних осциляцій. Проведено виміри періодів осциляцій в широкому діапазоні зовнішніх полів та температури.

Основні результати дисертації опубліковані в таких роботах:

1. Бенгус С.В., Богод Ю.А., Финкель П.Е. Акустоэлектрические свойства висмута при неоднородном распределении структурных дефектов // ФНТ – 1989. – Т.15. – №8. – C.841-846.

2. Бенгус С.В., Богод Ю.А., Финкель П.Е. Особенности вольт-амперных характеристик висмута в режиме генерации упругих волн // ФНТ – 1990. – Т.16. – №6. – C.738-749.

3. Бенгус С.В., Богод Ю.А., Финкель П.Е. Эдс Холла в условиях акустоэлектронной нелинейности // ФНТ. – 1990. – Т.16. – №11. – С.1395–1397.

4. Бенгус С.В., Красовицкий Вит.Б., Финкель П.Е. Акустоэлектрические свойства висмута при неоднородном распределении тока // ФНТ – 1992. – Т.18. – №1. – C.30-36.

5. Бенгус С.В., Красовицкий Вит.Б., Финкель П.Е. Нестационарные процессы в режиме генерации фононов в Bi // ФНТ – 1992. – Т.18. – №8. – C.876-879.

6. Красовицкий Вит.Б., Бенгус С.В. Поперечный гальванотермомагнитный эффект в режиме генерации фононов в висмуте // ФНТ – 1993. – Т.19. – №7. – C.805-811.

7. P.Finkel, S.V.Bengus, Vit.B.Krasovitsky. Time-dependent nonstationary processes in the phonon generation mode in bismuth. // Physica B. – 1994. – V.194–196. P.435-436.

8. Красовицкий Вит.Б., Бенгус С.В. Генерация неравновесных фононов и фонон-электронное увлечение в висмуте. // ФНТ – 1999. – Т.25. – №5. – C.487-495.

Список використаних джерел:

1. Esaki L. New phenomenon in magnetoresistance in bismuth at low temperature // Phys. Rev. Lett. – 1962. – Vol.8. – N1. – P.4–7.

2. Пустовойт В.И. Взаимодействие электронных потоков с упругими волнами. // УФН. – 1969. – Т.97. – №2. – С.257–306.

3. Walther K. Quantum resonances in the amplification of ultrasound in bismuth // Phys. Rev. Lett. – 1966. – V.16. – N15. – P.642–644.

4. Есаки Л. Предложение относительно нового прибора на основе висмута с использованием взаимодействия между электронами и фононами // ИРИ. – 1962. – Т.50. – №3. – C.352–353.

5. Богод. Ю.А. Свойства висмута в условиях генерации упругих волн // ФНТ. – 1982. – Т.8. – С.787–829.

6. Красовицкий Вит.Б., Бенгус С.В. Поперечный гальванотермомагнитный эффект в режиме генерации фононов в висмуте // ФНТ – 1993. – Т.19. – №7. – с.805-811.

7. Yamada T. Acoustomagnetoelectric effect in bismuth // J. Phys. Soc. Jap. – 1965. – V.20. – N8 – P.1424–1437.

8. Ballentyne D.W.G. and Lacklison D.E. Thermomagnetic figures of merit of bismuth at 77K // Brit. J. Appl. Phys. – 1967. – V.18. – P.1065–1069.

9. Harman T.C., Honig J.M., Fischler S., Paladino A.E., and Button M.J. Oriented single crystal bismuth Nernst-Ettingshausen refrigerators // Appl. Phys. Lett. – 1964. – V.4. – N4. – P.77–79.

10. Бенгус С.В., Богод Ю.А., Финкель П.Е. Акустоэлектрические свойства висмута при неоднородном распределении структурных дефектов // ФНТ – 1989. – Т.15. – №8. – с.841-846.

11. Yamada T. Pulse responses of nonlinear magnetoresistance in bismuth // J. Phys. Soc. Jap. – 1965. – V.20. – N9. – P.1647–1654.

12. Бенгус С.В., Богод Ю.А., Финкель П.Е. Особенности вольт-амперных характеристик висмута в режиме генерации упругих волн // ФНТ – 1990. – Т.16. – №6. – с.738-749.