一维双方势垒量子隧穿的研究及其数值模拟

量子隧穿效应在实际技术中具有重要应用,本文首先展示了如何求解一维任意边界非对称以及对称双方势垒的透射系数,然后研究了对称双方势垒透射系数对垒宽、垒间距以及微观粒子入射能量与垒高比值(E/U 0)的变化依赖关系.最终得出以下结论,随着双方势垒垒宽的增加,透射系数从最大值1衰减至最小值0.随着垒间距的增加,透射系数呈现周期振荡,本文首次推导得出透射系数最大时对应的垒间距解析表达式,并给出振荡的周期,进一步证明得到它等于微观粒子的德布罗意波长.当垒宽越小时,随着E/U 0的增大,透射系数更容易达到1,并且保持不变,当垒间距越大时,随着E/U 0的增大,透射系数振荡周期变大,而振幅变小,粒子更容易实现共振隧穿.     

一维双方势垒单势阱模型的共振隧穿条件研究

对于双势垒或多势垒系统,当入射粒子能量符合共振能级时将产生共振隧穿,使穿透率为一极大值,这样一个重要的性质在很多量子或半经典器件中都有广阔的应用前景.本文主要研究一维双方势垒模型及具有高度对称性的ABABA型双方势垒系统.从薛定谔方程出发,通过推导获得了一般的一维双方势垒系统的透射率计算方法,为数值计算提供了参考公式,并证明了透射率解析解的存在.对于具有高度对称性的ABABA型双方势垒系统模型,本文推导了透射率的解析表达式,并且给出了共振遂穿条件的解析解,探讨了共振隧穿所需条件及影响因素.     

一维三方势垒量子隧穿特性的研究

本文通过严格求解定态薛定谔方程,研究了一维对称三方势垒的量子隧穿特性,解析地给出透射系数的精确表达式,并且数值模拟了势垒高度、势垒间距以及粒子入射能量对透射系数的影响.结果表明：当取不同的势垒宽度,或者不同的粒子入射能量时,透射系数随着势垒间距的增加而呈现出明显的周期式振荡.将一维对称双方势垒和三方势垒进行比较,透射系数随着势垒间距的增大,均呈现周期性振荡,并且振荡周期相同,但三方势垒振荡更剧烈,振幅越大,并且三方对称势垒是双峰曲线,而双方对称势垒是单峰曲线.该特性为设计新型纳米器件以及共振隧穿量子器件等提供理论指导.     

一维位势透射系数的计算与谐振隧穿现象的研究

使用具有不同有效质量的一维多阶梯势透射系数的递推计算公式,可以方便地计算任意形状的一维分区位势的透射系数。给出了几种位势的透射系数随入射粒子能量变化的曲线,研究了谐振隧穿现象。对半导体材料GaAlAs/GaAs/GaAlAs的谐振隧穿现象进行了较详细的讨论。计算结果表明,对于两对称方势垒夹一个任意形状势阱的位势,也可能存在谐振隧穿现象。     

电子双势垒量子隧穿的散射矩阵方法及其数值模拟

采用散射矩阵的方法研究了电子在由两个方势垒组成的双势垒结构中的隧穿特性.将电子在双势垒中的隧穿过程分为相干输运和非相干输运两部分来研究,相干输运导致了隧穿透射系数随中间层厚度变化产生量子振荡,而非相干输运导致了振荡振幅的衰减.双势垒总的透射系数与势垒高度、入射和出射波矢的匹配性有关,数值计算的结果证实了相关结论.     

FTIR结构中光子隧穿的位相时间和横向位移

计算了TE光子穿越受阻全内反射（Frustrated total internal reflection--FTIR)结构的隧穿时间（位相时间）以及光子透射过势垒后产生的横向位移。利用金属膜理论中阐述的复数折射角的定义得到了这种典型势垒结构中单层均匀媒质的特性矩阵M，通过计算入射波电场和透射波电场的复数振幅比，得到了光子隧穿势垒的复透射系数及产生的横向位移。最后，对所得的计算结果进行了分析和讨论。     

自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体在尖端势垒散射中的Klein隧穿

本文对自旋-轨道耦合的玻色-爱因斯坦凝聚体经过尖端势垒散射的过程进行了数值模拟,发现散射过程中存在Klein隧穿现象.相较于高斯势垒,尖端势垒散射的Klein阻塞及Klein隧穿区域会向较高势垒方向移动.在Klein隧穿区域,透射系数随势垒高度而振荡下降,且振幅随着势垒增高而逐渐减小.最后,分别讨论了原子相互作用对经典透射区域、Klein阻塞区域以及Klein隧穿区域散射过程的影响.     

非对称方势垒量子隧穿研究及其数值模拟

为解决传统量子力学方法在研究非对称双势垒问题上计算过于繁琐的问题,利用转移矩阵的方法分别研究了电子对于非对称单势垒和非对称双势垒的量子隧穿特性,对两种情况分别得出了简洁的透射率公式.数值计算结果表明,在合适的参数下,单、双结结构都表现出良好的电导开关效应,且在入射电子能量大于势垒高度时,透射系数呈现显著的周期变化的量子...     

分子电子器件简化模型的电子透射谱的计算

基于分子线耦合到电极的构成特点,采用简化的非对称多势垒连续隧穿模型模拟复合分子器件偏压下的电子隧穿过程,推导电子透射谱的解析表达式,同时计算垒宽、垒距、垒高、电子有效质量和所加偏压等参数与透射系数的关系,结果发现：当电子的能量为某些值时,出现明显的共振隧穿,且透射系数对这些参数的变化非常敏感,这表明可以通过适当的控制方式（如改变复合分子组成、构型等）来修改分子电子器件的输运性质. 关键词： 分子器件 非对称势垒模型 电子透射谱 共振隧穿     

一维势垒散射中粒子的概率分布

利用数值计算方法研究了E>U0、0相似文献   

电子横向运动对共振隧穿的影响

讨论了电子横纵方向运动耦合时的隧穿现象,对CdSe/Zn1-xCdxSe方形双势垒结构和抛物形双势垒结构的数值计算表明,在零偏压和非零偏压情况下,电子横向运动对共振隧穿的影响是不容忽略的。     

一维梯形势垒透射系数的计算

构造了在超晶格物理中具有潜在应用价值的一维梯形势垒模型并解析地得到了粒子隧穿势垒的透射系数.给出了该透射系数在低能近似和微斜近似下的近似表达式,并指出它可以视为方势阱透射系数在低能下的修正.此外,区别于方势垒模型,梯形势垒透射系数的峰值并不一定对应于共振透射,但是峰值处对应的粒子入射能量近似地满足势垒高度和相应一维无限深梯形势阱中粒子能级之和的规律.     

自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚势垒散射特性的研究

对自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚中的双势垒散射问题进行了研究, 得到了系统透射系数的解析表达式, 并对如何克服Klein隧穿以及如何束缚Dirac粒子进行了讨论并给出囚禁Dirac粒子的实验方案. 此外, 运用时间劈裂谱方法对Dirac粒子势垒散射问题进行了数值模拟. 分析了Dirac粒子分别在势垒Klein阻塞区域中心以及边缘的透射情况. 最后从排斥和吸引相互作用两方面研究了非线性相互作用对于Dirac粒子演化的影响, 结果表明弱非线性相互作用对散射特性的影响非常小, 而强非线性相互作用会彻底破坏波包的动量分布, 从而改变Dirac粒子的势垒散射效果． 关键词： 自旋-轨道耦合 Klein隧穿 势垒散射 玻色-爱因斯坦凝聚     

基于Matlab的势垒贯穿透射系数研究

粒子在经过一个势垒时,无论粒子能量和势垒高度存在怎样的关系,理论上都有一定的透射.本文用Matlab软件探讨了粒子对于宽度为n*a的势垒和n重宽度为a的势垒进行贯穿时的透射系数.研究结果说明:在E/U1情况下,宽度为na的势垒的贯穿透射系数较n重宽度为a的势垒的贯穿系数大;当E/U1时,情况则相反.     

N重方势垒结构共振隧道效应研究

本文从理论上研究了N重方势垒结构的共振隧道效应,推导出透射系数及共振隧道条件的解析表达式,结果发现,由于多势垒结构(n≥3)量子阱间的耦合,共振能级不同于量子阱的本征值。此外,由透射系数表示式证实了多势垒结构电子透射谱在共振能级附近为Lorentzian型。所得结果对于分析透射系数随能量的变化关系,估计共振能级以及制造共振隧道器件都具有十分重要的意义。 关键词：     

对称双势垒量子阱中自旋极化输运的时间特性

电子的隧穿时间是描述量子器件动态工作范围的重要指标. 本文考虑k³ Dresselhaus 自旋轨道耦合效应对系统哈密顿量的修正, 结合转移矩阵方法和龙格-库塔法来解含时薛定谔方程, 进而讨论了电子在非磁半导体对称双势垒结构中的透射系数及隧穿寿命等问题. 研究结果发现:由于k³ Dresselhaus 自旋轨道耦合效应使自旋简并消除, 并在时间域内得到了表达, 导致自旋向上和自旋向下电子的透射峰发生了自旋劈裂; 不同自旋取向的电子构建时间和隧穿寿命不同, 这是导致自旋极化的原因之一; 电子的自旋极化在时间上趋于稳定. 关键词： 自旋极化输运 透射系数 隧穿寿命 自旋极化率     

无质量手性狄拉克费米子的克莱因隧穿

无质量手性粒子在势垒中的隧穿被研究.粒子在势垒中的透射概率被详细计算,手性粒子在势垒中的运动特征也被阐明.本文用简单的物理观点来解释克莱因隧穿,这对深入理解量子力学中势垒隧穿十分有益.     

均匀横向磁场条件下抛物量子阱结构中的共振隧穿

采用简单的数值计算方法研究了均匀横向磁场条件下通过抛物量子阱结构的共振隧穿。计算了几种GaAs-AlxGa1-xAs-GaAs抛物阱结构的透射系数。结果表明：磁场增加时，共振峰向高能区移动，新的共振峰出现；同时讨论了回旋中心在不同位置时，抛物阱结构的J-V 特性。我们发现回旋中心在抛物阱中心时更有助于解释实验，并且能够得到和实验一致的结果：磁场增加，电流峰值减少且向高偏压移动。     

势垒贯穿中U_0=E时的透射系数研究——也从一道势垒习题的问题谈起

推导出了势垒贯穿问题中当∪0=E时的透射系数表达式,并利用该公式圆满解释了《大学物理》刊出的一篇题为《从一道习题看量子力学中的势垒》文章中提出的问题.     

势垒贯穿中U0=E时的透射系数研究--也从一道势垒习题的问题谈起

推导出了势垒贯穿问题中当U0=E时的透射系数表达式,并利用该公式圆满解释了《大学物理》刊出的一篇题为《从一道习题看量子力学中的势垒》文章中提出的问题