Supertunneling effect in graphene

Анотація

Розглянуто балістичну трансмісію ультрарелятивістських квазіелектронів Дірака в графенових структурах із прямокутним потенціальним бар’єром та проаналізовано як одно-, так і двобар’єрну структури. В рамках континуальної моделі розраховано коефіцієнт трансмісії квазіелектронів Т в залежності від параметрів задачі. Вважається, що існує електростатичний бар’єр, а також бар’єр швидкості Фермі, обумовлений тим, що ця величина має різні значення в бар’єрній та позабар’єрній областях розглянутих структур (υ_F2 та υ_F1 відповідно). Показано, що в даних структурах має місце ефект супертунелювання, який полягає в тому, що за певних умов трансмісія крізь структуру є ідеальною (коефіцієнт трансмісії Т = 1) для будь-якого кута падіння квазіелектронів на бар’єр. У разі різних значень швидкості Фермі в бар’єрній тапоза-бар’єрній областях (параметр β = υ_F2/υ_F1, який характеризує бар’єр швидкості, не дорівнює одиниці) ефект супертунелювання спостерігається при певному співвідношенні між енергією квазіелектронів Е й висотою електростатичного бар’єр а U та істотно залежить від β. Наведено вираз, яким визначається зазначена умова для супертунелювання. Якщо β= 1, то супертунелювання має місце при енергії, що дорівнює половині висоти електростатичного бар’єру. Також проведено аналіз залежності коефіцієнта трансмісії від параметрів задачі.