Микроскопическая теория резонансного туннелирования носителей заряда в полупроводниковых гетероструктурах
Министерство образования и науки Российской Федерации, на основе госзадания, FSEE2025-0007, 075-00003-25-00
Доморацкий Е.В.
1, Захарченко М.В.
2, Глинский Г.Ф.
21Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
2Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург, Россия

Email: evdomoratskii@gmail.com, mikhailvzakh@gmail.com, genaglinskii@mail.ru
Поступила в редакцию: 13 декабря 2025 г.
В окончательной редакции: 30 января 2026 г.
Принята к печати: 30 января 2026 г.
Выставление онлайн: 26 марта 2026 г.
Развит общий подход к исследованию резонансного туннелирования носителей заряда в полупроводниковых гетероструктурах. Задача о туннелировании решается посредством введения оператора Грина для соответствующего уравнения Шрёдингера в рамках биортогонального формализма квантовой теории. В качестве примера рассмотрены модельные гетероструктуры на основе одномерных кристаллов, для которых возможно построение точной микроскопической теории туннелирования. Точные результаты, следующие из предлагаемой теории, сравниваются с приближенными данными, полученными методом плавных огибающих функций, а также методом эффективной массы. Показано, что основной вклад в различие микроскопической теории и существующих приближенных методов обусловлен непараболичностью закона дисперсии носителей заряда, тогда как короткодействующие интерфейсные поля играют в процессе туннелирования второстепенную роль. Ключевые слова: метод эффективной массы, функция Грина, биортогональная квантовая механика, эффекты резонансного туннелирования.
- R. Kohler, A. Tredicucci, F. Beltram, H.E. Beere, E.H. Linfield, A.G. Davies, D.A. Ritchie, R.C. Iotti, F. Rossi. Nature 417, 6885, 156 (2002)
- J. Faist, F. Capasso, D.L. Sivco, C. Sirtorti, A.L. Hutchinson, A.Y. Cho. Sci. 264, 5158, 553 (1994)
- А.А. Андронов, Е.П. Додин, Д.И. Зинченко, Ю.Н. Ноздрин, А.А. Мармалюк, А.А. Падалица. Квантовая электроника 40, 5, 400 (2010). [A.A. Andronov, E.P. Dodin, D.I. Zinchenko, Yu.N. Nozdrin, A.A. Marmalyuk, A.A. Padalitsa. Quantum Electron. 40, 5, 400 (2010).]
- S.M. Sharroush. Ain Shams Engg J. 9, 4, 1001 (2016)
- M.J. Avedillo, J.M. Quintana, H. Pettenghi, P. Kelly, C.J. Tompson. Electron. Lett. 39, 21, 1502 (2003)
- V.S. Olkhovsky, E. Recami, A.K. Zaichenko. Europhys. Lett. 70, 6, 712 (2005)
- J. Encomendero, F.A. Faria, S.M. Islam, V. Protasenko, S. Rouvimov, B. Sensale-Rodriguez, P. Fray, D. Jena, H.G. Xing. Phys. Rev. X 7, 4, 041017 (2017)
- J.P. Sun, G.I. Haddad, P. Mazumder, J.N. Schulman. Proceed. IEEE 86, 4, 641 (1998)
- A. Belkadi, A. Weerakkody, G. Moddel. Nature Commun. 12, 1, 2925 (2021)
- B. Ricco, M.Ya. Azbel. Phys. Rev. B 29, 4, 1970 (1984)
- S. Alomari, Q. Al-Taai, M. Elksne, A. Al-Khalidi, E. Wasige, J. Figueiredo. Opt. Express 31, 11, 18300 (2023)
- A.P. Jauho, N.S. Wingreen, Y. Meir. Phys. Rev. B 50, 8, 5528 (1994)
- Z. Dong, X. Cao, T. Wu, J. Guo. J. Appl. Phys. 123, 9, 094501 (2018)
- Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Квантовая механика. Наука, М. (1989). 768 с
- М.В. Захарченко, Г.Ф. Глинский. ЖТФ 93, 10, 1396 (2023)
- Е.В. Доморацкий, М.В. Захарченко, Г.Ф. Глинский. Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физ.-мат. науки 17, 1.1, 55 (2024). [E.V. Domoratsky, M.V. Zakharchenko, G.F. Glinskii. St.Petersburg State Polytechnical University J. Phys. Math. 17, 1.1, 55 (2024).]
- D.C. Brody. J. Phys. A: Math. Theor. 47, 3, 035305 (2014)
- A. Mostafazadeh. Int. J. Geom. Methods Mod. Phys. 7, 7, 1191 (2010)
- Г.Ф. Глинский, М.С. Миронова. ФТП 48, 10, 1359 (2014). [G.F. Glinskii, M.S. Mironova. Semiconductors 48, 10, 1324 (2014).]