Явление резонансного туннелирования в двухбарьерной структуре
Двухбарьерная структура –структура с вертикальным переносом, образованная двумя потенциальными барьерами с квантовой ямой, раположенной между ними.
В этом случае потенциальная функция системы будет иметь вид:
Если энергия электрона будет равна энергии дискретного уровня в яме, то электрон может проникнуть через два барьера.
С учетом того, что электрон в квантовой яме будет многократно отражаться от границ барьера, его коэффициенты отражения и прозрачности для двухбарьерной системы можно выразить через эти же коэффициенты для первого и второго барьеров в виде рядов, представляющих собой суммы геометрической прогрессии:
,
где k- волновой вектор электрона в квантовой яме;
kL – запаздывание по фазе для волны в квантовой яме;
D1 и D2 – коэффициенты прозрачности первого и второго барьеров;
R1 и R2 – коэффициенты отражения первого и второго барьеров.
Тогда
В квантовой яме волновой вектор квантуется следующим образом:
Сами дискретные уровни энергии
Если энергия электрона совпадает с дискретными уровнями, то cos пропадет и останется
,
тогда с учетом того, что ???Подумать, почему «примерно» равно?
.
Если предположить, что .
Т.о. мы показали, что несмотря на то, что если коэффициенты прозрачности обоих барьеров малы, коэффициент прозрачности двухбарьерной системы для частиц с энергией, соответствующей дискретным уровням в квантовой яме, имеет значение, близкое к единице. Тем самым в данных условиях наблюдается эффект резонансного туннелирования.
Поведение электрона в двухбарьерной системе можно описать следующим образом:
1. электрон надолго задерживается в квантовой яме;
2. в квантовой яме электрон испытывает многократное отражение от стенок барьера;
3. если энергия электрона равна дискретному уровню квантовой ямы, то вероятность туннелирования электронов через двухбарьерную систему велика.
Дата добавления: 2016-04-14; просмотров: 1200;