Low Temperature Physics: 47, 300 (2021); https://doi.org/10.1063/10.0003741
Физика Низких Температур: Том 47, Выпуск 4 (Апрель 2021), c. 328-334    ( к оглавлению , назад )

Chiral tunneling through the single barrier structure based on the α-T3 model

A. M. Korol1,2, A. I. Sokolenko2, and O. Shevchenko2

1Laboratory on Quantum Theory in Linkoping, ISIR, P.O. Box 8017, S-580, Linkoping, Sweden

2National University for Food Technologies, Kyiv, Ukraine
E-mail: korolam@ukr.net

Received March 30, 2020, revised December 14, 2020published online February 26, 2021

Abstract

The transmission coefficient T of the Dirac quasielectrons through a rectangular potential barrier in the α-T3 model is calculated and analyzed in the continuum approach. The dependence of the transmission rate on parameter α, which characterizes the degree of coupling of the central atom with the atoms in the vertices of the hexagonal lattice, and parameter β, which is equal to the ratio of Fermi velocities in the barrier and out-of-barrier regions, is analyzed. It was found, for certain quasiparticle energies, the supertunneling phenomenon is observed, which is that the transmission coefficient is equal to one independently of an angle of the particle incidence on the barrier, provided that α= 1. The values of these energies depend on the barrier height and the parameter β. It is shown that for some sets of parameters the function T(α) has maxima in the range 0< α <1. For a large range of parameter values, the transmittance increases monotonically with increasing α. For the zero angle of incidence of quasiparticles on the barrier the Klein paradox is observed, i.e., the quantum transparency of the system is ideal, and this is true for any values of parameters α, β, barrier height, and energy of quasiparticles.

Анотація

У рамках континуального підходу обчислено та проаналізовано коефіцієнт пропускання T квазіелектронів Дірака крізь прямокутний потенціальний бар’єр у моделі α-T3. Проаналізовано залежність коефіцієнта пропускання від параметра α, який характеризує ступінь зв’язку центрального атома з атомами у вершинах гексагональної гратки, та параметра β, який дорівнює відношенню швидкостей Фермі в бар’єрній та позабар’єрній областях. В становлено, що для певних енергій квазічастинок спостерігається феномен супертунелювання, тобто коефіцієнт пропускання дорівнює одиниці незалежно від кута падіння частинок на бар’єр, за умови, що α = 1. Значення цих енергій залежать від висоти бар'єру та величини параметра β. Показано, що для деяких наборів значень параметрів функція T(α) має максимумив інтервалі 0 < α < 1. Для значного діапазону значень параметрів коефіцієнт пропускання монотонно зростає зі збільшенням α. Для нульового кута падіння квазічастинок на бар’єр спостерігається парадокс Клейна, тобто квантова прозорість системи є ідеальною, і це справедливо для будь-яких значень параметрів α, β, висоти бар’єру та енергії квазічастинок.

Key words: α-T3 model, transmission coefficient, supertunneling.