介质常数不连续界面非扰动宏观理论
材料科学
2025-10-13 v3
摘要
界面处介质常数不连续是所有纳米结构和半导体异质结构的常见特征。近似界面处，带电粒子会创造一个奇异的自相互作用势， 可归因于与虚构镜像电荷的相互作用。该相互作用在界面处的奇异性构成了扰动方法的障碍。在若干极限情况下，可通过将载流子波函数在界面处零化来避免此问题。本文发展了一种非扰动理论，提供对界面上介质常数不连续处载流子传播的自洽描述。其基于通过界面处守恒的电流密度，并以单个现象学参数 W 的通用边界条件 (GBC) 形式表述。对于这些 GBC，我们找到了界面附近 Schrödinger 方程的精确解以及载流子能谱中包含共振态的结果。利用这些结果，我们描述了半导体/真空界面处的光效以及界面与真空或高-k 介质处量子阱 (QW) 的能谱。对于液态氦表面，我们估计参数 W，并将所得电子谱与现有实验数据和理论分析相吻合。
关键词
引用
@article{arxiv.2507.15580,
title = {Non-perturbative macroscopic theory of interfaces with discontinuous dielectric constant},
author = {Y. M. Beltukov and A. V. Rodina and A. Alekseev and Al. L. Efros},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.15580},
year = {2025}
}