論文の概要: Current distribution in magnetically confined 2DEG: semiclassical and
quantum mechanical treatment
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.06892v1
- Date: Sat, 12 Dec 2020 19:18:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-21 01:13:58.464492
- Title: Current distribution in magnetically confined 2DEG: semiclassical and
quantum mechanical treatment
- Title(参考訳): 磁区2DEGにおける電流分布--半古典的および量子力学的処理
- Authors: R\'obert N\'emeth, Zolt\'an Kaufmann, J\'ozsef Cserti
- Abstract要約: 垂直面に印加された不均質磁場の存在下での2次元電子ガス(2DEG)の電子動力学について検討した。
Bohr-Sommerfeld と Einstein--Brillouin-Keller の半古典的量子化法の適用により、異なる磁場強度のエネルギーレベルを得る。
半古典的な結果は、量子計算の結果とよく一致していることを示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In the ballistic regime we study both semiclassically and quantum
mechanically the electron's dynamics in two-dimensional electron gas (2DEG) in
the presence of an inhomogeneous magnetic field applied perpendicular to the
plane. The magnetic field is constant inside four separate circular regions
which are located at the four corners of a square of side length larger than
the diameter of the circles, while outside the circles the magnetic field is
zero. We carry out the stability analysis of the periodic orbits and for given
initial conditions numerically calculate the two-dimensional invariant torus
embedded in the four-dimensional phase space. Applying the Bohr--Sommerfeld and
the Einstein--Brillouin--Keller semiclassical quantization methods we obtain
the energy levels for different magnetic field strengths. We also perform exact
quantum calculations solving numerically the discretized version of the
Schr\"odinger equation. In our calculations, we consider only those bound
states that are localized to the neighborhood of the four magnetic disks. We
show that the semiclassical results are in good agreement with those found from
our quantum calculations. Moreover, the current distribution and the phase of
the different wave functions enable us to deduce the two quantum numbers $n_1$
and $n_2$ characterizing the energy levels in the semiclassical methods.
Finally, we present two examples in which the quantum state shows a similar
structure to the previous states, but these are special in the following sense.
One of them is a scar state localized to the neighborhood of the periodic orbit
while this orbit is already unstable. In the case of the other state, the
current density is circulating in two rings in opposite direction. Thus, it is
not consistent with the classical motion in the neighborhood of the periodic
orbit.
- Abstract(参考訳): 弾道理論では, 二次元電子ガス (2deg) における電子の動力学を, 平面に垂直な不均質な磁場の存在下で, 半古典的および量子的に研究した。
磁場は、円の直径よりも大きい辺の長さの四角の四隅に位置する4つの別々の円形領域の中で一定であり、一方、円の外側の磁場はゼロである。
周期軌道の安定性解析を行い、与えられた初期条件に対して4次元位相空間に埋め込まれた2次元不変トーラスを数値計算する。
Bohr-Sommerfeld と Einstein--Brillouin-Keller の半古典的量子化法の適用により、異なる磁場強度のエネルギーレベルを得る。
また,schr\"odinger方程式の離散化バージョンを数値解くことで,正確な量子計算を行う。
計算では、4つの磁気ディスクの近傍に局在する境界状態のみを考える。
半古典的結果は量子計算から得られた結果とよく一致していることを示す。
さらに、異なる波動関数の電流分布と位相は、2つの量子数 $n_1$ と $n_2$ を半古典的方法におけるエネルギー準位を推定することができる。
最後に、量子状態が以前の状態と類似した構造を示す2つの例を示すが、これらは以下の意味で特別である。
そのうちの1つは、周期軌道の近傍に局在した傷痕状態であり、この軌道は既に不安定である。
他の状態の場合、電流密度は反対方向に2つのリングで循環する。
したがって、周期軌道の近傍における古典運動とは一致しない。
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