衝撃イオン化

入射電子が衝突して電離し、新たな電子正孔対を生成する例

衝突イオン化とは、物質中において、ある高エネルギー電荷キャリアが他の電荷キャリアの生成によってエネルギーを失うプロセスである。例えば、半導体では、十分な運動エネルギーを持つ電子（または正孔）は、束縛電子を束縛状態（価電子帯）から叩き出し、伝導帯の状態へと昇格させることで、電子正孔対を生成することができる。キャリアが十分な運動エネルギーを持つためには、十分に大きな電界を印加する必要があり、^{[ 1 ]}本質的には十分に大きな電圧が必要であるが、必ずしも大きな電流は必要ではない。

これが高電界領域で発生すると、アバランシェブレークダウンを引き起こす可能性があります。このプロセスはアバランシェダイオードで利用されており、微小な光信号を外部電子回路に入る前に増幅します。アバランシェフォトダイオードでは、光子の吸収によって元の電荷キャリアが生成されます。

衝突イオン化プロセスは、ガリレオダスト検出器^{[ 2 ]}やダスト分析装置カッシーニCDA ^{[ 3 ]}、スターダストCIDA 、表面ダスト分析装置^{[ 4 ]}などの現代の宇宙ダスト検出器で、ダスト衝突の識別や宇宙ダスト粒子の組成分析に使用されています。

ある意味では、衝突イオン化はオージェ再結合の逆のプロセスです。

アバランシェフォトダイオード (APD) は、光受信機で信号が受信機回路に与えられる前に光子が光電流で増幅され、これにより受信機の感度が向上します。これは、受信機回路に関連する熱ノイズに遭遇する前に光電流が増幅されるためです。

参照

• 多光子イオン化
• 雪崩の内訳
• アバランシェダイオード
• アバランシェフォトダイオード

参考文献

1. , SM (1981).半導体デバイスの物理学. John Wiley & Sons. p.  45. ISBN 0-471-05661-8。
2. Grün, E. ; et al. (1992年5月). 「ガリレオ・ダスト検出器」 . Space Science Reviews . 60 ( 1–4 ): 317-340. Bibcode : 1992SSRv...60..317G . doi : 10.1007/BF00216860 . 2022年2月3日閲覧。
3. Srama, R.; et al. (2004年9月). 「カッシーニ宇宙塵分析装置」 . Space Science Reviews . 114 ( 1–4 ): 465-518. Bibcode : 2004SSRv..114..465S . doi : 10.1007/s11214-004-1435-z . 2022年2月3日閲覧。
4. Kempf, Sascha; et al. (2012年5月). 「ガリレオ衛星ミッションのための線形高解像度ダスト質量分析計」.惑星・宇宙科学. 65 (1): 10– 20. Bibcode : 2012P&SS...65...10K . doi : 10.1016/j.pss.2011.12.019 .

外部リンク

• 半導体における衝突イオン化を示すアニメーション