Згин-імітаційна теорія та розсіювання електронних хвиль в різко зігнутих квантових нанодротах
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe56.7.669Ключові слова:
-Анотація
Представлено концепцію згин-імітаційного опису стосовно одноелектронної квантової механіки для різко зігнутих ідеальних електронних хвилеводів та розвинуто її до меж самодостатньої теорії. На загал така теорія дозволяє трактувати кожний окремий зкруглений згин неперервного квантового дроту як деякий специфічний багатоканальний розсіювач з нехтовно малим розміром у поздовжньому напрямку. Як наслідок теорія породжує досить прості правила зшивання для електронної хвильової функції та її поздовжньої похідної, тим самим дозволяючи уникнути детального квантово-механічного розгляду областей згину. Згин-імітаційний підхід є потужним аналітичним прийомом для дослідження спектральних і транспортних характеристик як тривимірних, так і двовимірних дротоподібних наноструктур з різкими згинами, включаючи дротоподібні структури, що зазнають впливу магнітного поля, перпендикулярного до площини згину. В рамках згин-імітаційної теорії досліджено розсіювання електронів у подвійно зігнутому двовимірному квантовому дроті з S-подібним згином. Одержано явні аналітичні залежності для коефіцієнтів проходження та відбиття електронних хвиль як від геометричних параметрів, так і від енергії електрона. Теоретично передбачено повну відсутність перемішування між каналами розсіювання в квантовому дроті з S-подібним згином.
Посилання
B.J. van Wees, H. van Houten, C.W.J. Beenakker, J.G. Williamson, L.P. Kouwenhoven, D. van der Marel, and C.T. Foxon, Phys. Rev. Lett. 60, 848 (1988).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.60.848
D.A. Wharam, T.J. Thornton, R. Newbury, M. Pepper, H. Ahmed, J.E.F. Frost, D.G. Hasko, D.C. Peacock, D.A. Ritchie, and G.A.C. Jones, J. Phys. C 21, L209 (1988).
https://doi.org/10.1088/0022-3719/21/8/002
J.C. Wu, M.N. Wybourne, W. Yindeepol, A. Weisshaar, and S.M. Goodnick, Appl. Phys. Lett. 59, 102 (1991).
https://doi.org/10.1063/1.105558
G. Kirczenow, Phys. Rev. B 39, 10452 (1989).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.39.10452
F. Sols and M. Macucci, Phys. Rev. B 41, 11887 (1990).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.41.11887
C.S. Lent, Appl. Phys. Lett. 56, 2554 (1990).
https://doi.org/10.1063/1.102885
K. Vacek, H. Kasai, and A. Okiji, J. Phys. Soc. Japan 61, 27 (1992).
https://doi.org/10.1143/JPSJ.61.27
K. Vacek, A. Okiji, and H. Kasai, Phys. Rev. B 47, 3695 (1993).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.47.3695
K.-F. Berggren and Zhen-Li Ji, Phys. Rev. B 47, 6390 (1993).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.47.6390
R.L. Schult, D.G.Ravenhall, and H.W. Wyld, Phys. Rev. B 39, 5476 (1989).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.39.5476
T. Kakuta, Y. Takagaki, K. Gamo, S. Namba, S. Takaoka, and K. Murase, Phys. Rev. B 43, 14321 (1991).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.43.14321
Y. Takagaki and D.K. Ferry, Phys. Rev. B 44, 8399 (1991).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.44.8399
Yu. B. Gaididei, L.I. Malysheva, and A.I. Onipko, Phys. stat. sol. (b) 172, 667 (1992).
https://doi.org/10.1002/pssb.2221720217
Yu. B. Gaididei, L.I. Malysheva, and A.I. Onipko, J. Phys.: Condens. Matter 4, 7103 (1992).
https://doi.org/10.1088/0953-8984/4/34/009
P. Exner, P. Šeba, and P. Št'oviček, Czech. J. Phys. B 39, 1181 (1989).
https://doi.org/10.1007/BF01605319
C.S. Lent and M. Leng, J. Appl. Phys. 70, 3157 (1991).
https://doi.org/10.1063/1.349297
K.-F. Berggren and Zhen-Li Ji, Phys. Rev. B 43, 4760 (1991).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.43.4760
Zhen-Li Ji and K.-F. Berggren, Phys. Rev. B 45, 6652 (1992).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.45.6652
H. Wu and D.W.L. Sprung, Phys. Rev. B 47, 1500 (1993).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.47.1500
J.P. Carini, J.T. Londergan, K. Mullen, and D.P. Murdock, Phys. Rev. B 48, 4503 (1993).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.48.4503
Yu. A. Klimenko and A.I. Onipko, Low Temp. Phys. 20, 721 (1994).
M. Andrews and C.M. Savage, Phys. Rev. A 50, 4535 (1994).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.50.4535
M.V. Moskalets, Low Temp. Phys. 23, 235 (1997).
https://doi.org/10.1063/1.593356
Y. Takagaki and D.K. Ferry, Phys. Rev. B 45, 6715 (1992).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.45.6715
T. Kawamura and J.P. Leburton, Phys. Rev. B 48, 8857 (1993).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.48.8857
Y. Meir and N.S. Wingreen, Phys. Rev. Lett. 68, 2512 (1992).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.68.2512
T. Sakamoto, Y. Takagaki, K. Gamo, S. Namba, S. Takaoka, and K. Murase, Solid State Commun. 80, 535 (1991).
https://doi.org/10.1016/0038-1098(91)90067-6
A. Mosk, Th.M. Nieuwenhuizen, and C. Barnes, Phys. Rev. B 53, 15914 (1996).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.53.15914
Y. Takagaki and D.K. Ferry, J. Phys.: Condens. Matter 4, 10421 (1992).
https://doi.org/10.1088/0953-8984/4/50/030
I. Zozulenko, J. Phys.: Condens. Matter 6, 5507 (1994).
https://doi.org/10.1088/0953-8984/6/28/023
O.O. Vakhnenko, Phys. Lett. A 231, 419 (1997).
https://doi.org/10.1016/S0375-9601(97)00327-7
O.O. Vakhnenko, Phys. Lett. A 249, 349 (1998).
https://doi.org/10.1016/S0375-9601(98)00814-7
P. Exner and P. Seba, J. Math. Phys. 30, 2574 (1989).
https://doi.org/10.1063/1.528538
J. Goldstone and R.L. Jaffe, Phys. Rev. B 45, 14100 (1992).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.45.14100
O.O. Vakhnenko and Yu. B. Gaididei, Ukr. Fiz. Zh. 38, 906 (1993).
Yu. B. Gaididei and O.O. Vakhnenko, J. Phys.: Condens. Matter 6, 3229 (1994).
https://doi.org/10.1088/0953-8984/6/17/012
V.M. Babich and V.S. Buldyrev, Short-Wavelength Diffraction Theory. Asymptotic Methods (Springer, Berlin, 1991).
https://doi.org/10.1007/978-3-642-83459-2
V.V. Borisov, Nonstationary Fields in Waveguides (LGU, Leningrad, 1991) (in Russian).
A.K. Hobbs and W.L. Kath, IMA J. Appl. Math. 44, 197 (1990).
https://doi.org/10.1093/imamat/44.3.197
S. Flügge, Practical Quantum Mechanics I (Springer, Berlin, 1971).
https://doi.org/10.1007/978-3-642-61995-3
F.M. Peeters and O. Hipólito, Brazilian J. Phys. 22, 183 (1992).
S. Datta, Electronic Transport in Mesoscopic Systems (Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1995).
https://doi.org/10.1017/CBO9780511805776
T.J. Thornton, M. Pepper, H. Ahmed, D. Andrews, and G.J. Davies, Phys. Rev. Lett. 56, 1198 (1986).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.56.1198
G. Bernstein and D.K. Ferry, J. Vac. Sci. Technol. B 5, 964 (1987).
https://doi.org/10.1116/1.583699
A. Shailos, J.P. Bird, M.P. Lilly, J.L. Reno, and J.A. Simmons, J. Phys.: Condens. Matter 18, 3277 (2006).
https://doi.org/10.1088/0953-8984/18/12/009
A.S. Davydov, Quantum Mechanics (Pergamon Press, Oxford, 1976).
O.O. Vakhnenko, Ukr. Fiz. Zh. 39, 745 (1994).
O.O. Vakhnenko, Phys. Rev. B 52, 17386 (1995).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.52.17386
O.O. Vakhnenko, Phys. Lett. A 211, 46 (1996).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(95)00946-9
C. Gorria, Yu.B. Gaididei, M.P. Soerensen, P.L. Christiansen, and J.G. Caputo, Phys. Rev. B 69, 134506 (2004).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.134506
Yu.B. Gaididei, P.L. Christiansen, P.G. Kevrekidis, H. Büttner, and A.R. Bishop, New J. Phys. 7, 52 (2005).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/7/1/052
Yu.B. Gaididei, Eur. Phys. J. Special Topics 147, 153 (2007).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
