Manifestation of the Aharonov–Bohm effect in hydrodynamic instability of an electron beam moving along a semiconductor nanotube

Анотація

Теоретично досліджено прояв ефекту Ааронова–Бома в гідродинамічній нестійкості трубчастого нерелятивістського електронного пучка, що рухається вздовж напівпровідникової нанотрубки з діелектричним наповненням, поміщеної в коаксіальне постійне магнітне поле. Розрахунки проводяться з урахуванням ефекту запізнювання для електромагнітних полів. Отримано та чисельно проаналізовано дисперсійне рівняння для власних хвиль досліджуваної структури, пов’язаних з електронним пучком, а також вираз для інкременту гідродинамічної нестійкості. Механізм нелінійної стабілізації гібридних об’ємно-поверхневих і поверхневих електромагнітних хвиль досліджено методом повільно змінних у часі амплітуд і фаз. Фізична причина збудження таких хвиль є черенковський резонанс, а механізм нелінійної стабілізації їхньої гідродинамічної нестійкості є захоплення частинок пучка полем збудженої хвилі. Як показує чисельний аналіз, час насичення нестійкості й максимальні амплітуди поля залежать від магнітного потоку в нанотрубці та змінюються з періодом, рівним одному кванту магнітного потоку. Такі залежності є результатом ефекту Ааронова–Бома.