一维双方势垒量子隧穿的研究及其数值模拟

量子隧穿效应在实际技术中具有重要应用,本文首先展示了如何求解一维任意边界非对称以及对称双方势垒的透射系数,然后研究了对称双方势垒透射系数对垒宽、垒间距以及微观粒子入射能量与垒高比值(E/U 0)的变化依赖关系.最终得出以下结论,随着双方势垒垒宽的增加,透射系数从最大值1衰减至最小值0.随着垒间距的增加,透射系数呈现周期振荡,本文首次推导得出透射系数最大时对应的垒间距解析表达式,并给出振荡的周期,进一步证明得到它等于微观粒子的德布罗意波长.当垒宽越小时,随着E/U 0的增大,透射系数更容易达到1,并且保持不变,当垒间距越大时,随着E/U 0的增大,透射系数振荡周期变大,而振幅变小,粒子更容易实现共振隧穿.     

量子隧穿中的等效势垒

本文给出等效垫垒的概念及性质，利用等效势垒的性质可以使量子遂穿中的有关问题更容易解决。     

非对称方势垒量子隧穿研究及其数值模拟

为解决传统量子力学方法在研究非对称双势垒问题上计算过于繁琐的问题,利用转移矩阵的方法分别研究了电子对于非对称单势垒和非对称双势垒的量子隧穿特性,对两种情况分别得出了简洁的透射率公式.数值计算结果表明,在合适的参数下,单、双结结构都表现出良好的电导开关效应,且在入射电子能量大于势垒高度时,透射系数呈现显著的周期变化的量子...     

一维双方势垒单势阱模型的共振隧穿条件研究

对于双势垒或多势垒系统,当入射粒子能量符合共振能级时将产生共振隧穿,使穿透率为一极大值,这样一个重要的性质在很多量子或半经典器件中都有广阔的应用前景.本文主要研究一维双方势垒模型及具有高度对称性的ABABA型双方势垒系统.从薛定谔方程出发,通过推导获得了一般的一维双方势垒系统的透射率计算方法,为数值计算提供了参考公式,并证明了透射率解析解的存在.对于具有高度对称性的ABABA型双方势垒系统模型,本文推导了透射率的解析表达式,并且给出了共振遂穿条件的解析解,探讨了共振隧穿所需条件及影响因素.     

双势垒磁性隧道结中量子阱共振隧穿效应的第一性原理理论

磁性隧道结材料中自旋相关的量子阱态所导致的共振隧穿现象具有很重要的研究和应用价值.文章介绍了最近在Fe(001)/MgO/Fe/MgO/Fe双势垒磁性隧道结中存在的量子阱共振隧穿效应的理论研究工作.通过量子阱态的第一性原理的计算以及结合对中间Fe薄膜孤岛结构所导致Coulomb阻塞效应的分析,证实了最近Nozaki等人(Nozaki T et al. Phys. Rev. Lett., 2006,96:027208 )实验中得到的振荡效应确实来源于中间Fe层多数自旋电子在Γ点处形成的Δ1对称性的量子阱态.     

电子双势垒量子隧穿的散射矩阵方法及其数值模拟

采用散射矩阵的方法研究了电子在由两个方势垒组成的双势垒结构中的隧穿特性.将电子在双势垒中的隧穿过程分为相干输运和非相干输运两部分来研究,相干输运导致了隧穿透射系数随中间层厚度变化产生量子振荡,而非相干输运导致了振荡振幅的衰减.双势垒总的透射系数与势垒高度、入射和出射波矢的匹配性有关,数值计算的结果证实了相关结论.     

双势垒磁性隧道结中量子阱共振隧穿效应的第一性原理理论

磁性隧道结材料中自旋相关的量子阱态所导致的共振隧穿现象具有很重要的研究和应用价值，文章介绍了最近在Fe（001）／MgO／Fe／MgO／Fe双势垒磁性隧道结中存在的量子阱共振隧穿效应的理论研究工作，通过量子阱态的第一性原理的计算以及结合对中间Fe薄膜孤岛结构所导致Coulomb阻塞效应的分析，证实了最近Nozaki等人（Nozaki T et al．Phys．Rev．Lett．，2006，96：027208）实验中得到的振荡效应确实来源于中间Fe层多数自旋电子在Г点处形成的△1对称性的量子阱态．Coulomb阻塞效应的存在正是导致实验中低温下量子阱共振隧穿效应不够明显的主要原因．     

结构和磁场对三势垒结构中共振隧穿时间的影响(英文)

为了理解在三势垒结构中准束缚能级Ez和隧穿寿命对磁场的依赖性,采用传输矩阵的方法研究了在三势垒结构中的共振隧穿过程。分别研究了在三势垒结构中的透射几率特征和隧穿寿命。结果表明:随着中间势垒厚度L的增加,第一准束缚能级E1z增加,而第二准束缚能级E2z却减小。随着磁场强度B和朗道量子数n的增加,与第一和第二准束缚能级(E1z,E2z)对应的寿命τ缩短。对于B=15和n=15的情况,L对τ的影响很小。     

论一维方势垒穿透

量子隧穿是量子力学中一种重要的量子现象,本文对一维方势垒穿透问题作了全面的讨论,并统一了现行量子力学教材中3种不同情况(即:粒子能量E＞势垒高度V0、E＜V0和E=V0)的解.引入“约化势垒”,讨论了一些极端条件下一维方势垒穿透的物理现象.     

通过纳米硅中量子点的共振隧穿

用纳米硅(nc-Si∶H)薄膜制成了隧道二极管，并在其I-V曲线上发现了不连续的量子化台阶.二极管的I-V曲线可分成二部分：(1)0—7V，电流随外加电压增大而增大；(2)7—9V，电流随外加电压急剧增大并出现三个量子化台阶.量子化台阶的出现直接与纳米硅中的晶粒有关，根据nc-Si∶H的独特结构，对载流子的传导通道进行了讨论；用通过nc-Si∶H中量子点的共振隧穿对I-V曲线进行了初步解释. 关键词：     

铁磁金属量子阱态的共振隧穿

非铁磁金属层中的量子阱态在磁输运过程中的重要性已被广泛认识.铁磁金属层中自旋极化的量子阱态以前并没有详尽的理论研究;实验上也没有清晰地观测到自旋极化量子阱态的隧穿.文章介绍了最近由卢仲毅、张晓光和Pantelides［1］预言的Fe/MgO/FeO/Fe/Cr和其他铁磁量子阱隧道结中的共振隧穿,并解释铁、钴、铬的Δ1能带的对称性在这种共振隧穿中的作用.     

铁磁金属量子阱态的共振隧穿

非铁磁金属层中的量子阱态在磁输运过程中的重要性已被广泛认识．铁磁金属层中自旋极化的量子阱态以前并没有详尽的理论研究；实验上也没有清晰地观测到自旋极化量子阱态的隧穿．文章介绍了最近由卢仲毅、张晓光和Pantelides预言的Fe／MgO／FeO／Fe／Cr和其他铁磁量子阱隧道结中的共振隧穿，并解释铁、钴、铬的△1能带的对称性在这种共振隧穿中的作用．     

势垒隧穿含时演化的Julia数值模拟

势垒隧穿是初等量子力学中的一个重要模型,但由于求解其波函数涉及超越方程,因此在许多初等量子力学教材中往往着重对透射系数的讲解,很少提及其波函数演化,在部分教材中虽有提及,但往往采用图解法,不利于初学者对该过程的理解。本文针对这一问题,提出了一种便于初学者理解的数值计算方法。该方法根据矩阵力学的向量化思想,将薛定谔方程中的波函数与算符分别以向量和矩阵的形式进行离散化,并利用Julia编程对几种势垒情况下的波函数隧穿的含时演化进行数值模拟。     

一维时间周期势的量子隧穿

研究了一维时间周期势的量子隧穿,建立了周期势的两种物理模型,并分别在不同情况下对其进行理论研究和推导,证明了一维周期势下的量子隧穿可统一由一种模型处理.     

平面波通过强度不相等的两δ势垒问题的求解

双平面波通过强度不相等的两个δ势垒（阱）的定态薛定谔方程作了详细的理论计算，得到了此问题的解，讨论了解的物理含义，分析了入射波产生共振透射的条件及其亚稳态的描述方法。     

双量子阱中光子辅助电子自旋隧穿

采用单电子有效质量近似理论, Floquet理论和传递矩阵方法, 对包含时间周期场的双量子阱中单电子的自旋隧穿特性进行了研究, 对InP/InAs半导体材料进行了数值计算. 重点研究了Rashba型和Dresselhaus型自旋轨道耦合、量子阱结构以及偏压对电子隧穿的影响. 这些结果可以为设计和调控半导体自旋电子器件提供一定的理论依据. 关键词： 光子辅助隧穿 隧穿概率 量子阱     

平面波通过强度不相等的两个δ势垒问题的求解

对平面波通过强度不相等的两个δ势垒（阱）的定态薛定谔方程作了详细的理论计算，得到了此问题的解．讨论了解的物理含义，分析了入射波产生共振透射的条件及其亚稳态的描述方法     

电子-空穴对在势垒隧穿中的纠缠特性分析

分析电子隧穿简单势垒所产生的电子-空穴对的纠缠特性.基于能级配置的差异,协力纠缠度(concurrence)随势垒高度变化呈规律性的变化特征.     

均匀横向磁场条件下抛物量子阱结构中的共振隧穿

采用简单的数值计算方法研究了均匀横向磁场条件下通过抛物量子阱结构的共振隧穿。计算了几种GaAs-AlxGa1-xAs-GaAs抛物阱结构的透射系数。结果表明：磁场增加时，共振峰向高能区移动，新的共振峰出现；同时讨论了回旋中心在不同位置时，抛物阱结构的J-V 特性。我们发现回旋中心在抛物阱中心时更有助于解释实验，并且能够得到和实验一致的结果：磁场增加，电流峰值减少且向高偏压移动。