Klein 隧穿时间对基于 Bohm 轨迹的高频石墨烯器件的启示
介观与纳米尺度物理
2023-01-24 v3
摘要
由于其大的 Fermi 速度带来高迁移率，石墨烯有望在（小信号）射频电子学中发挥重要作用。其中，基于 Klein 隧穿现象的石墨烯器件已被设想。电子的 Klein 隧穿时间与石墨烯器件截止频率之间的联系并不明显。我们在本文中论证，基于轨迹的 Bohm 方法为量化线性能带石墨烯器件中的 Klein 隧穿时间提供了非常自然的框架，因为它不仅能区分透射与反射电子，还能区分在势垒中停留与未停留的反射电子。若无此区分，文献中用于计算滞留时间的典型表达式在预测截止频率时可能给出非物理结果。特别地，我们研究了由两金属接触间势垒构成的两端石墨烯器件中电子的 Klein 隧穿时间。我们表明，对于零入射角（及正或负动能），透射系数等于一，且滞留时间大致等于势垒距离除以 Fermi 速度。对于入射角非零且小于临界角的电子，透射系数下降，而滞留时间在 Bohm 框架中仍易于预测。本工作的主要结论是，与具有抛物能带的隧穿器件相反，高石墨烯迁移率大致独立于有源器件区域中 Klein 隧穿现象的存在。
引用
@article{arxiv.1810.08493,
title = {Implications of the Klein tunneling times on high frequency graphene devices using Bohmian trajectories},
author = {Devashish Pandey and Matteo Villani and Enrique Colomés and Zhen Zhan and Xavier Oriols},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.08493},
year = {2023}
}