Беспалов А.А.
 Статья на сайте eLibrary

Исследован поверхностный фотогальванический эффект в вырожденном бесстолкновительном электронном газе. Рассчитан постоянный поверхностный ток, индуцированный электромагнитным излучением и текущий вдоль жёсткой и гладкой границы двумерного газа в полубесконечной квантовой яме и трёхмерного газа в полубесконечной металлической пластине. Расчёт проведён в рамках двух микроскопических подходов, основанных на одночастичном уравнении Шрёдингера и кинетическом уравнении Больцмана. Оба подхода дают одинаковые ненулевые значения интегрального поверхностного (краевого) тока для излучения с эллиптической поляризацией. Полный поверхностный ток в случае линейно поляризованной волны равен нулю - в этом состоит основное отличие от ситуации, когда существенны процессы рассеяния электронов. Рассчитаны также пространственные профили постоянного тока. Показано, что его плотность спадает степенн\'ым образом при удалении от края полуплоскости или полубесконечной пластины, содержащей газ. Показатель степени зависит от размерности системы и получается разным для двух упомянутых подходов. Кроме того, плотность тока осциллирует в пространстве с периодом, равным произведению скорости Ферми на период колебаний поля излучения.

На английском языке
Edge photogalvanic effect in a collisionless electron gas: quantum mechanical and kinetic description
Bespalov A.A.

This work investigates the surface photovoltaic effect in a degenerate collisionless electron gas. The DC surface current induced by electromagnetic radiation flowing along a rigid and smooth boundary of a two-dimensional gas in a semi-infinite quantum well and a three-dimensional gas in a semi-infinite metal slab is calculated. The calculations are carried out within the framework of two microscopic approaches based on the single-particle Schrodinger equation and the Boltzmann kinetic equation. Both approaches give identical non-zero values of the integral surface (edge) current for radiation with elliptical polarization. The total surface current in the case of a linearly polarized wave is zero - this is the main difference from the situation when electron scattering processes are significant. The spatial profiles of the DC current are calculated. It is shown that the direct current density decreases in a power-law manner with distance from the edge of the half-plane or semi-infinite slab containing the gas. The exponent depends on the dimension of the system and is different for the two mentioned approaches. In addition, the current density oscillates in space with a period equal to the product of the Fermi velocity and the oscillation period of the radiation field.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2024_67_07_620