首页/论文/0706.4034

arXiv 0706.40342007-06-27cond-mat.mes-hall

圆形石墨烯pn结中负Refractive Index引起的焦散线

Caustics due to Negative Refractive Index in Circular Graphene p-n Junctions

Jozsef Cserti, Andras Palyi, Csaba Peterfalvi

备注：: 4 pages, 5 figures
发表信息：: Phys. Rev. Lett. 99, 246801 (2007)
DOI：: 10.1103/PhysRevLett.99.246801

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

摘要英文摘要相关论文

摘要：

我们发现，波函数在圆形石墨烯pn结中形成焦散线，在几何光学的框架下，可以用负折射率来解释。

英文摘要：

We show that the wavefunctions form caustics in circular graphene p-n junctions which in the framework of geometrical optics can be interpreted with negative refractive index.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

阅读原文

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

本文内容

摘要英文摘要相关论文

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

继续探索

相关论文

任意结向8-PMMn硼化物pn结中的反常焦散线和Veselago聚焦

Anomalous caustics and Veselago focusing in 8-Pmmn borophene p-n junctions with arbitrary junction directions

负折射通常需要复杂的结构工程，而无质量的狄拉克费米子（MDF）穿过\textit{p-n}结是非常自然的，这导致了狄拉克电子光学。与石墨烯中各向同性的MDF相比，涌现的Dirac材料由于其非平凡的能带结构而可能表现出迄今未被识别的现象。在这里，作为一个具体的例子，我们探讨了负折射引起的焦散和Veselago聚焦的倾斜MDF跨越8-\textit{Pmmn}硼\textit{p-n}结。为此，我们开发了一种技术，以有效地构建电子格林函数在\textit{p-n}结与任意结方向。基于分析讨论和数值计算，我们证明了强的依赖性的干涉图案的结方向。当结方向垂直于倾斜方向时，Veselago聚焦或正常焦散（类似于石墨烯中的焦散）出现在\textit{p-n}结的掺杂配置上，否则出现异常焦散（不同于石墨烯中的焦散），其由结方向和掺杂配置操纵。最后，发展的格林函数技术是普遍有前途的，以揭示独特的输运紧急MDFs，和发现的反常焦散线倾斜MDFs狄拉克电子光学的潜在应用。

2019-10-17cond-mat.mes-hall

电子的Veselago透镜：石墨烯pn结中的聚焦和焦散

Veselago Lens for Electrons: Focusing and Caustics in Graphene p-n Junctions

预测了石墨烯中单个\textit{p-n}结对电流的聚焦。我们表明，精确的聚焦可以通过微调的n-和p-侧的结上的载流子的密度相等的值，而在具有不同密度的结中的电流分布类似于光学焦散。这一发现可用于在石墨烯基晶体管中使用栅控\textit{n-p-n}结的电子透镜和聚焦分束器的工程设计中。

2007-03-15cond-mat.mes-hall

单层和双层石墨烯焦散线的突变光学：焦散线的精细结构

Catastrophe optics of caustics in single and bilayer graphene: fine structure of caustics

本文从理论上研究了单层和双层石墨烯中电子平面波在圆形n-p结上的散射。我们比较准确的波函数内的交界处，从一个半经典的公式中发展的突变光学。在半经典图象中，短波长的电子被视为粒子射线，根据负折射率的斯涅耳定律，在n-p结处可以被反射和折射。我们表明，对于短波长和接近焦散线，这种半经典近似给出了很好的协议与单层石墨烯的情况下的精确结果。我们还验证了普遍的标度律，支配的收缩率和焦散线的强度发散的半经典极限。将我们的半经典方法推广到更复杂的几何形状是很简单的，提供了一种有效设计和建模基于石墨烯的电子光学系统的方法。

2010-05-28cond-mat.mes-hall

双层石墨烯环形n-p结中的电子流

Electron Flow in Circular n-p Junctions of Bilayer Graphene

本文从理论上研究了双层石墨烯弹道环形n-p结中电子的波函数。与单层石墨烯的圆形n-p结的情况类似，我们发现（i）波函数在圆形区域内形成焦散，并且（ii）这些焦散的形状由使用负折射率的概念的几何光学模型很好地描述。在对比单层的情况下，我们表明，强聚焦效应是不存在的双层。我们解释这些发现的角度依赖性的克莱因隧道在平面n-p结。

2009-10-13cond-mat.mes-hall

石墨烯中电子波的Klein隧穿和焦散线模型

Modeling Klein tunneling and caustics of electron waves in graphene

我们采用紧束缚传播方法研究了大尺寸石墨烯系统中的克莱因隧穿和量子干涉。利用这种有效的数值方法，我们模拟了波包通过势垒的传播，并确定了不同入射角下的隧穿几率。我们考虑了n-p-n和n-n'结中的尖锐势垒和光滑势垒，并发现与分析和半经典预测很好的一致。当我们离开狄拉克区域时，我们观察到由于谷间散射，尖锐的n-p结不再显示克莱因隧穿。然而，通过考虑平滑电势，可以抑制这种影响。克莱因隧穿适用于在比原子间距离大得多的尺度上变化的势。当电子和空穴的能量都超过范霍夫奇点时，我们观察到了尖势垒和光滑势垒的全反射。此外，我们考虑由一个二维高斯势的焦散形成。对于足够宽的潜力，我们发现一个很好的协议之间的模拟波密度和经典的电子轨迹。

2015-01-26cond-mat.mes-hall

无质量狄拉克费米子在有和无磁场的圆形pn结中的散射

Scattering of massless Dirac fermions in circular p-n junctions with and without magnetic field

在没有磁场的情况下，石墨烯中的圆形pn结内的散射波函数表现出具有位于焦散线周围的高强度最大值的干涉图案。我们研究了在圆形区域外存在均匀磁场的情况下的波函数，以显示由于外部磁场对无质量狄拉克费米子的强烈反射，在圆形区域外形成朗道能级结构，在圆形pn结内形成中心高强度区，从而使高强度区的轨迹发生变化。最后，我们提出了实验方法来检测这种变化的模式，由于磁场的影响。

2014-03-28cond-mat.mes-hall

更多相关论文收起更多论文

正六边形半导体结中的双折射和自旋分裂

Double refraction and spin splitter in a normal-hexagonal semiconductor junction

与光在光学边界处的折射类似，弹道电子在穿过半导体结传播时也经历折射。在传统的光学材料中建立负折射率是困难的，但在电子系统中实现负折射在概念上是简单的，这在最近的实验中已经在石墨烯pn结中得到了验证。本文提出了一种利用正六边形半导体结实现电流双折射和双聚焦的模型。双折射可以是正的或负的，这取决于结是n-n型还是p-n型。基于谷相关的负折射，在pn结系统中设计了自旋分裂器（谷分裂器），使自旋向上和自旋向下的电子分别聚焦在不同的区域。这些发现对于电子系统中双透镜的工程设计和自旋电子学中自旋分裂器的应用具有重要意义。

2017-11-17cond-mat.mes-hall

石墨烯能带隙对Veselago透镜负折射和电子电导的影响

Effect of Energy Band Gap in Graphene on Negative Refraction through the Veselago Lens and Electron Conductance

本征石墨烯的显著性质是在掺杂时，电子和空穴以恒定速度行进通过单层厚材料，该恒定速度不依赖于高达约$0.3$ eV（狄拉克费米子）的能量，就好像电子和空穴是以费米速度$v_F$移动的无质量粒子和反粒子一样。因此，在$p-n$结处存在克莱因隧穿，其中无质量狄拉克费米子在法向入射时没有反向散射。然而，当载流子的群速度与能量相关并且目标粒子的有效质量不为零时，预期在法向入射下产生完美透射的该过程会受到影响。我们调查如何远离正常入射的入射电子能量$ε$和带隙参数$Δ$的组合效应可以确定是否一个$p-n$结将允许电子束的聚焦行为像一个负折射率的Veselago透镜。我们证明了在$ε-Δ$空间中存在折射率为负的特定区域，即，其中单层石墨烯表现为超材料。在该区域之外，折射率可以是正的，或者可以根本没有折射。我们计算了作为$Δ$和$ε$的函数的跨越$p-n$结的弹道电导，并将我们的结果与单个静电势垒和多个势垒的结果进行了比较。

2016-07-14cond-mat.mes-hall

石墨烯PN结的折射率电子光学

Gradient-index electron optics in graphene pn junctions

我们研究了由逐渐变化的静电势产生的光滑石墨烯PN结中的电子输运。数值计算的相干电流流动模式可以在很大程度上理解为半经典的轨迹，相当于光束在介质中的折射率逐渐变化。在光滑的交界处，出现了能量禁止区域，这增加了反射，并可以产生明显的干涉图案，例如，回音壁模式。所研究的器件不仅证明了石墨烯PN结中梯度折射率电子光学的可行性，例如Luneburg和Maxwell透镜，而且还可能具有技术应用，例如，作为电子束分离器，聚焦器和波导。半经典的轨迹提供了一个有效的工具，以估计在这样的纳米电子器件的电流路径。

2020-09-11cond-mat.mes-hallcond-mat.mtrl-sci

石墨烯中狄拉克费米子负折射的观测

Observation of negative refraction of Dirac fermions in graphene

半个世纪前，Veselago提出了具有负介电常数和负磁导率的左手材料，其中波以相反方向的相速度和群速度传播。为了实现这种左手响应，已经进行了大量的工作，例如在所谓的超材料中建立负折射率，超材料由周期性的亚波长结构组成。然而，由于难以产生小于约10 nm量级的电子费米波长（λ_F）的重复结构，电子对应物尚未被证明。在这里，不需要工程师的亚波长结构，我们证明了负折射行为的狄拉克费米子在石墨烯，利用其独特的相对论能带结构。通过n-p-n平面透镜的电子聚焦和n-p结的负折射分析证实了电子系统中的左手行为。这种电子光学的新方法与正在进行的开发具有新兴分层材料的新型量子器件的努力特别相关。

2015-06-27cond-mat.mes-hall