磷烯pn结中的电子光学:负反射与反超克莱因隧穿

磷烯 $pn$ 结中的弹道电子表现出类光学现象。磷烯由紧束缚哈密顿量建模,该哈密顿量描述其低能电子结构,其中电子在锯齿形方向上表现为有质量狄拉克费米子,在正交的扶手椅方向上表现为薛定谔电子。应用连续介质近似,我们推导了磷烯 $pn$ 结中的电子光学定律,其展现出非常特殊且不寻常的性质。由于电子结构的各向异性,这些定律强烈依赖于结相对于子晶格的取向。对于倾斜的结观察到负反射和异常反射,而仅当结平行于锯齿形或扶手椅边缘时才发现典型的镜面反射。此外,若结平行于扶手椅边缘,则观察到全向全反射,称为反超克莱因隧穿。在紧束缚模型上应用非平衡格林函数方法,我们数值计算了电流。两种方法的良好一致性证实了这些非典型的输运性质,其可用于纳米器件中以准直和过滤电子流,或切换其方向。