ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Рассмотрена нестационарная эмиссия электронов из трехбарьерной гетероструктуры в результате рассеяния волнового пакета от внешнего источника электронов. Показано, что в результате возбуждения импульсным источником электронов дублета квазистационарных состояний гетероструктуры вне системы может реализоваться генерация бегущих волн плотностей заряда и тока. Эмиссия этих волн сопровождает распад смешанного квазистационарного состояния, которое образуется при заселении дублета близко расположенных квазистационарных уровней в непрерывном спектре. Эффект возникает, если в некоторый момент времени волновая функция, описывающая заселенность дублета, сильно пространственно-несимметрична вдоль гетероструктуры. При достаточно малой прозрачности потенциальных барьеров связанные колебания дублетных резонансных состояний проявляются в виде периодического перетекания электронной плотности через средний барьер между двумя ямами гетероструктуры, который сопровождается колебаниями плотности заряда и тока электронов, выходящих во внешнее пространство через крайние потенциальные барьеры. В результате вне гетероструктуры образуются уходящие влево и вправо волны электронной плотности заряда и тока. Частота этих волн равна разностной частоте дублета, длина волн определяется разностью волновых чисел свободного движения электронов с резонансными энергиями, а скорость их распространения – отношением этих величин. Процесс излучения таких электронных волн длится в течение времени жизни квазистационарных состояний, которое при достаточно малой прозрачности барьеров может быть много больше периода волн. Представлены результаты численно-аналитического моделирования образования волн плотности заряда и тока вне гетероструктуры, основанные на решении нестационарного уравнения Шрёдингера, описывающего рассеяние гауссова волнового пакета на модельной структуре, образованной тремя туннельно-прозрачными диэлектрическими пленками, моделируемыми d-барьерами одинаковой мощности, разделенными тонкими проводящими или вакуумными слоями нанометровой толщины. Эта модель позволила реализовать численные расчеты и произвести оценки частот, длин и скоростей волн, а также амплитуд колебаний зарядов и токов при заданной интенсивности возбуждающего пакета и мощности потенциальных барьеров.

1. Жуков В.П., Чулков Е.В. Фемтосекундная динамика электронов в металлах // Успехи физических наук. – 2009. – Т. 179, № 2. – С. 113–146.
2. Axt V.M., Kuhn T. Femtosecond spectroscopy in semiconductors: a key to coherences, correlations and quantum kinetics // Reports on Progress in Physics. – 2004. – Vol. 67. – P. 433–512.
3. Rossi F., Kuhn T. Theory of ultrafast phenomena in photoexcited semiconductors // Reviews of Modern Physics. – 2002. – Vol. 74. – P. 895–950.
4. Pazourek R., Nagele S., Burgdorfer J. Attosecond chronoscopy of photoemission // Reviews of Modern Physics. – 2015. – Vol. 87. – P. 765–802.
5. Чекалин С.В. Фемтосекундная спектроскопия перспективных материалов // Успехи физических наук. – 2014. – Т. 184, № 6. – С. 672–680.
6. Garcia-Calderon G., Romo R., Villavicencio J. Internal dynamics of multibarrier systems for pulsed quantum decay // Physical Review. – 2009. – Vol. A79, N 5. – P. 052121.
7. Пейсахович Ю.Г., Штыгашев А.А. Осцилляции тока при фотоэмиссии через трехбарьерную гетероструктуру // ДАН ВШ РФ. – 2011. – № 1 (16). – С. 26–40.
8. Пейсахович Ю.Г., Штыгашев А.А. Одномерная квантовая механика. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007. – 476 с.
9. Peisakhovich Yu.G., Shtygashev A.A. Formation of a quasistationary state by scattering of wave packets on a finite lattice // Physical Review. – 2008. – Vol. B77, N 7. – P. 075326.
10. Peisakhovich Yu.G., Shtygashev A.A. Formation of a quasistationary state by Gaussian wave packet scattering on a lattice of N identical delta-potentials // Physical Review. – 2008. – Vol. B77, N 7. – P. 075327.
11. Peisakhovich Yu.G., Shtygashev A.A. Formation of quasistationary states in a ferromagne­tic plate by scattering of ultrasound impulse in the vicinity of magnetoacoustic resonance // Journal of Applied Physics. – 2011. – Vol. 110, N 5. – P. 053904