Эволюция и коллапс квазистационарных состояний электрона в плоских симметричных трехбарьерных резонансно-туннельных структурах

Abstract

В модели эффективных масс и симметричных прямоугольных потенциальных барьеров для электрона в плоской трехбарьерной структуре развита теория эволюции и коллапса пар резонансов из-за изменения мощности (толщины) внутреннего барьера. Аналитический и численный расчеты спектральных параметров (резонансных энергий и ширин) выполняются методом коэффициента прозрачности и функции распределения вероятности с использованием трансфер-матрицы и S-матрицы рассеяния. Показано, что в симметричной трехбарьерной структуре коллапс резонансных энергий и ширин всех квазистационарных состояний происходит практически при одинаковых значениях толщин внутренних барьеров, несколько превышающих суммарную толщину внешних. Установлено, что по отношению к модели прямоугольных барьеров δ-модель завышает значения резонансных энергий на десятки процентов, а резонансные ширины почти в два раза.

У моделі ефективних мас і симетричних прямокутних потенційних бар’єрів для електрона в плоскій трибар’єрній структурі розвинено теорію еволюції та колапсу пар резонансів через зміну потужності (товщини) внутрішнього бар’єра. Аналітичний та чисельний розрахунки спектральних параметрів (резонансних енергій та ширин) виконуються методом коефіцієнта прозорості та функції розподілу ймовірності з використанням трансфер-матриці та S-матриці розсіювання. Показано, що в симетричній трибар’єрній структурі колапс резонансних енергій та ширин всіх квазістаціонарних станів відбувається практично при однакових значеннях товщин внутрішніх бар’єрів, що трохи перевищують сумарну товщину зовнішніх. Встановлено, що по відношенню до моделі прямокутних бар’єрів δ-модель завищує значення резонансних енергій на десятки відсотків, а резонансні ширини майже у два рази.

A theory of evolution and collapse of resonance pairs due to variations in inner barrier strength (thickness) is developed by using the model of effective masses and symmetric rectangular potential barriers for an electron in the plane three-barrier structure. The analytical and numerical calculations of spectral parameters (resonance energy and width) are performed with the use of transparent coefficient and probability distribution function within the transfer matrix and scattering S-matrix. It is shown that the collapse of resonance energies and widths of all quasi-stationary states in the symmetric three-barrier structure happens almost at the same values of inner barrier width, which are somewhat larger than the sum of outer thicknesses. It is found that the δ-model as compared to the rectangular barrier one, gives much higher values of resonance energies (by the order of percents) and resonance widths (almost twice).