核壳纳米结构中受限电子热力学性质的量子形状振荡

量子形状效应出现在强受限结构在尺寸不变的形状变换下。这种变换显著影响受限粒子的热力学性质。由于其特征几何结构，核壳纳米结构是观测量子形状效应的良好候选。本文研究受限在由绝缘核与 GaAs 半导体壳组成的核壳纳米线中的非相互作用简并电子的热力学性质。我们推导了形状依赖的热力学量表达式，并展示了由于形状依赖而在受限电子的化学势、内能、熵和比热中存在一种新型量子振荡。我们通过引入量子边界层概念并评估量子化能级在费米函数与态空间上的分布，对结果给出物理解释。除密度、温度和尺寸外，形状本身也成为受限电子费米能的控制参数，这为精细调节费米能级和改变半导体极性提供了新机制。