考慮谷間散射效應(yīng)的一維谷電子學(xué)器件輸運(yùn)性質(zhì)的研究.pdf

1、近幾年，谷作為一種全新的載流子自由度受到了廣泛的關(guān)注。并且，大家將基于谷自由度的電子調(diào)控稱為谷電子學(xué)。本文提出了一個(gè)一維的異質(zhì)結(jié)格點(diǎn)模型，并且詳細(xì)討論了基于該模型的谷極化載流子的界面隧穿問(wèn)題。
　　在這個(gè)格點(diǎn)模型中，假設(shè)電子僅在S軌道和最近鄰格點(diǎn)的PX軌道之間有躍遷，采用緊束縛模型的方法，我們可以計(jì)算出這個(gè)模型在動(dòng)量空間上有兩個(gè)不等價(jià)的谷結(jié)構(gòu)，K和 K’，并得到它們所對(duì)應(yīng)的波函數(shù)。考慮波函數(shù)在界面處的連續(xù)條件，我們可以得到透射系數(shù)

2、和反射系數(shù)的解析形式。在這樣的情況下，我們帶入相關(guān)物理量的數(shù)值，就可以研究這些物理量對(duì)谷極化載流子界面輸運(yùn)的影響。
　　接下來(lái)的關(guān)于谷異質(zhì)結(jié)的輸運(yùn)性質(zhì)被分為三個(gè)部分來(lái)討論：1）異質(zhì)結(jié)界面兩端都為無(wú)帶隙的谷結(jié)構(gòu)材料（△L=△R=0）；2）異質(zhì)結(jié)界面兩端只有一端是無(wú)帶隙的谷結(jié)構(gòu)材料，另一端是有帶隙的谷結(jié)構(gòu)材料（△L=0,△R≠0或△L≠0,△R=0）；3）異質(zhì)結(jié)界面兩端都為有帶隙的谷結(jié)構(gòu)材料（△L≠0,△R≠0）。我們的解析結(jié)果清晰地

3、表明載流子在異質(zhì)結(jié)的界面處會(huì)受到很強(qiáng)的谷間散射作用，這一現(xiàn)象將會(huì)對(duì)谷電子學(xué)器件中的電子隧穿產(chǎn)生很大的影響。具體來(lái)說(shuō)就是，當(dāng)異質(zhì)結(jié)界面兩端都為無(wú)帶隙的谷材料時(shí)，谷間散射會(huì)使得隧穿的載流子有一定的幾率發(fā)生反射，沒(méi)有100％的透射現(xiàn)象。然而，在這種谷異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中，透射載流子仍然保持著原有的谷極化方向。與之對(duì)比的是，當(dāng)異質(zhì)結(jié)兩端存在有帶隙的谷結(jié)構(gòu)材料時(shí)，載流子的谷極化方向在透射過(guò)程中可以被改變。除此之外，在有帶隙的谷結(jié)構(gòu)異質(zhì)結(jié)中，我們發(fā)現(xiàn)了谷共