石墨烯中的 Klein 隧穿：无质量电子的光学

本文对石墨烯中的 Klein 隧穿，即二维无质量 Dirac 电子的奇特隧穿性质，进行了教学性综述。我们详细考虑两种简单情形：无质量 Dirac 电子入射到势阶或势垒上，并利用初等量子波动力学求得透射概率。我们强调与光学中相关现象的联系，如 Snell-Descartes 折射定律、全内反射、Fabry-Pérot 共振、负折射率材料（所谓的超材料）等。我们还强调，Klein 隧穿并非真正的量子隧穿效应，因为它不一定涉及通过衰逝波穿越经典禁戒区域。守恒的（子晶格）赝自旋在 Klein 隧穿中起着关键作用，对此我们进行了详细讨论。一个主要结果是在垂直入射时不存在背散射，我们对此给出了一个新的简化证明。当前的实验进展也得到全面回顾。附录中包含一个一维玩具模型的讨论，该模型清晰地展示了单层与双层石墨烯中 Klein 隧穿的差异。