論文の概要: Klein Tunneling of Dirac Fermions through Electromagnetic Barriers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.15287v1
• Date: Mon, 14 Sep 2026 09:43:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-16 07:15:06.212455
• Title: Klein Tunneling of Dirac Fermions through Electromagnetic Barriers
• Title（参考訳）: 電磁バリアによるダイラックフェルミオンのクライントンネル
• Abstract要約: 平面上の電気的$boldsymbolE$と垂直磁気$boldsymbolB$場の下でのディラックフェルミオンの解を求める。 その結果,電磁界によるクライントンネルの操作が明らかとなり,新しい電子デバイスの設計の理論的基礎となった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.582464228395711
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The Lorentz covariance of relativistic Dirac equations serves as a fundamental principle underlying the laws of electromagnetism across different inertial frames. Exploiting the covariance, we obtain the general solutions for Dirac fermions under both the in-plane electric $\boldsymbol{E}$ and perpendicular magnetic $\boldsymbol{B}$ fields, which reduce to either a magnetic or electric field in the inertial frame with drift velocity along the $\boldsymbol{E}\times\boldsymbol{B}$ direction. This dichotomy defines the magnetic and electric regimes, separated by the critical field ratio $E/B=v_\text{F}$ with $v_\text{F}$ denoting the Fermi velocity of Dirac fermions. Using these solutions, we revisit Klein tunneling through a heterojunction with generalized electromagnetic potentials. In the magnetic regime, the transmission exhibits oscillations governed by the Fabry-Pérot interference. In the electric regime, perfect transmission occurs at normal incidence in the drifted frame. The interference phase is further analyzed in terms of the solid angles on the Bloch sphere, providing a geometric interpretation of Klein tunneling. Finally, we briefly discuss the relation between the tilting of Dirac cones and the in-plane electric field, establishing the correspondence of the undertilted and overtilted cases to the magnetic and electric regimes, respectively. Our findings reveal the manipulation of Klein tunneling by electromagnetic fields, offering a theoretical basis for designing novel electronic devices.
• Abstract（参考訳）: 相対論的ディラック方程式のローレンツ共分散は、異なる慣性フレームにわたる電磁磁性の法則の基礎となる基本原理として機能する。 共分散を爆発させることで、平面上の電気的$\boldsymbol{E}$と垂直磁気的$\boldsymbol{B}$場の両方の下でのディラックフェルミオンの一般解を得ることができ、これは、$\boldsymbol{E}\times\boldsymbol{B}$方向に沿ってドリフト速度を持つ慣性フレーム内の磁場または電場に還元される。 この二分法は、磁場比$E/B=v_\text{F}$と、ディラックフェルミオンのフェルミ速度を示す$v_\text{F}$で分離された磁気的および電気的状態を定義する。 これらの解を用いて、一般化された電磁ポテンシャルを持つヘテロ接合を通してクライントンネルを再考する。 磁気状態においては、伝達はファブリ・ペロー干渉によって制御される振動を示す。 電気系では、完全透過はドリフトされたフレームで正常に発生する。 干渉相はブロッホ球上の固体の角度によってさらに解析され、クライントンネルの幾何学的解釈を提供する。 最後に, ダイラック円錐の傾きと面内電界の関係を簡潔に議論し, 埋没したケースと埋没したケースの磁化状態と電界との対応性を確立する。 その結果,電磁界によるクライントンネルの操作が明らかとなり,新しい電子デバイスの設計の理論的基礎となった。

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