Quantum Tunneling through Anti-Reflection coated Superlattices

Abstract

Supergitter med antirefleksjonsbelegg som brukes i denne artikkelen, har egenskapen at de gir 100% og 0% transmisjon for hele energispektre. Denne egenskapen gjør det mulig å få nesten 100 % av bølgepakken til et elektron å tunnelere gjennom, eller få nesten 100 % til å reflekteres. For å studere dette, ble tight binding modellen brukt, det ble kjørt simuleringer og beregnet transmisjonsspektre for disse antirefleksjonsbelagte supergitterene i python. Det ble undersøkt hvordan transmisjonsspektre for disse supergitterne oppfører seg dersom det innføres en enkelt potensialbarriere plassert bak. Det ble konkludert med at transmisjonsspekteret følger spekteret til barrieren i området supergitteret har 100% transmisjon og 0 % transmisjon i områdene supergitteret har 0% transmisjon. Det ble videre undersøkt hvordan slike supergittere påvirker reisetiden for elektron bølgepakker som tunnelerer gjennom dem, og det ble konkludert med at bølgepakkene gikk raskere inni supergitterne. Til slutt ble det laget en simulering der et elektron ble fanget mellom to supergittere. Elektronet hadde mer enn to ganger den nødvendige energien som trengs for å unnslippe klassisk, men satt fast og spratt frem og tilbake mellom barrierer med potensialer mindre enn halvparten av energien.

Superlattices with the anti reflection coating used in this article, have the interesting property that they yield 100% and 0% transmission for spectra of energies. This property makes it possible to have nearly 100% of electron wave packets tunnel through, or have nearly 100% of electron wave packets reflected. Studying this, we operated within the tight binding model, running simulations and calculating transmission spectras for these anti reflection coated superlattices (ARSLs) in python. It was investigated how the transmission spectra for these ARSLs behaves with the introduction of a single potential barrier placed behind. It was concluded that the transmission spectrum follows the spectrum of the barrier in the regions the ARSL yields 100% transmission and 0% transmission in the regions the ARSL yields 0% transmission. It was studied how an ARSL affects the traveling time for electron wave packets traveling through it, to which it was concluded that the wave packets traveled faster inside the ARSL. Lastly a simulation was made where an electron was trapped between two ARSLs. The electron had more than twice the necessary energy needed to escape classically, yet was stuck bouncing back and forth between barriers with potentials less than half of the energy.