双层石墨烯p-n结中的共路干涉与齐纳隧穿

干涉和隧穿是两种标志性的量子效应，常被视为量子力学的阴阳两面：粒子同时沿若干条不同的经典路径传播，与粒子通过单条最小作用量路径穿透经典不可达区域。在此我们证明，石墨烯中的狄拉克准粒子提供了这一范式的显著偏离。我们展示，有隙双层石墨烯（BLG）中的齐纳隧穿（它控制着p-n异质结的输运）表现出在隧穿势垒下发生的共路干涉。由于BLG能带结构特有的对称性，干涉隧穿路径形成“共轭对”，导致透射率作为栅极可调带隙和结的其他控制参数的函数出现高对比度振荡。共路干涉完全由前向传播波引起；与共振隧穿结构中的法布里-珀罗型干涉不同，它不依赖于多次背散射。这些振荡在结的I-V特性中表现为具有负微分电导的N形分支，从而能够实现新型高速有源电路器件，其架构在电子半导体器件中是不可实现的。