グラフェンにおける波動伝搬の回路理論的取扱い

摘要

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·設計手法として伝送線路理論を利用する試みが数多く行われている．一方，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伝送線路理論を用いる必要がある．本稿では，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を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取り扱えることを示した．また，定式化に基づき，多層構造での波動伝搬の数値シミュレーションの結果を示した．