掺杂石墨烯中的亚-Sharvin 电导与增强散粒噪声

理想的多模 Sharvin 接触表现出电导 $G\approx{}G_{\rm Sharvin}=g_0k_F{}W/\pi$（其中 $g_0$ 为电导量子，$k_F$ 为费米动量，$W$ 为接触宽度），并伴随由小 Fano 因子 $F\approx{}0$ 量化的强烈抑制散粒噪声。对于远离电荷中性点的弹道石墨烯，会发生亚-Sharvin 输运，其特征为抑制的电导 $G\approx{}(\pi/4)\,G_{\rm Sharvin}$ 和增强的散粒噪声 $F\approx{}1/8$。所有这些结果都可以从一个基本的量子散射模型推导出来，该模型假设样品中的势垒具有无限高度和完美矩形形状。本文我们对一族介于抛物线形和矩形之间的有限高度光滑势垒上的散射进行了数值分析。我们发现，调节势垒形状可以改变电子掺杂与空穴掺杂系统之间的不对称性。对于电子掺杂，随着势垒形状趋近矩形，系统从 Sharvin 输运区过渡到亚-Sharvin 输运区（由电导和 Fano 因子共同指示）。相反，对于空穴掺杂，当势垒为抛物线形时电导受到强烈抑制，并随着势垒向矩形演化而缓慢收敛到 $G\approx{}(\pi/4)\,G_{\rm Sharvin}$。在这种情况下，Sharvin 输运区不可达，与电子掺杂情况相比散粒噪声普遍增强（收敛到 $F\approx{}1/8$ 的速度慢得多），并且由于准束缚态的形成，$G$ 和 $F$ 的非周期性振荡十分显著。