グラフェンにおける量子力学的波動の回路理論的取扱い

真田 博文  竹沢 恵  和田 直史  松﨑 博季  

誌名
電子情報通信学会論文誌 C   Vol.J101-C   No.6   pp.266-272
公開日: 2018/05/11
Online ISSN: 1881-0217
DOI: 
論文種別: 論文
専門分野: 半導体材料・デバイス
キーワード: 
グラフェン,  トンネル現象,  伝送線路,  ディラック方程式,  シュレディンガー方程式,  

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あらまし: 
半導体多層構造中の量子力学的波動現象は有効質量近似シュレディンガー方程式で記述される.これまでに,有効質量近似シュレディンガー方程式とマクスウェル方程式との類似性に着目し,工学的に見通しのよい波動現象の解析・設計手法として回路理論を利用する試みが数多く行われている.一方,近年注目されているグラフェン中の波動現象はディラック型方程式で記述されるため,その回路理論的取扱いには伝送線路理論を拡張した一般化された伝送線路理論を用いる必要がある.本研究では,グラフェンを用いて実現される多層構造中での量子力学的波動の回路理論的取扱いについて一般化された伝送線路理論を用いて検討し,定式化を試みた.その結果,グラフェン中の波動は伝搬方向によって特性インピーダンスの異なる伝送線路上の波動として表すことができ,その伝搬特性は等価回路上の電力伝搬特性として表現できることを示した.また,定式化に基づき回路行列,回路関数を利用して多層構造での波動伝搬の数値シミュレーションを行い,提案手法の妥当性を確認した.