マイクロプラズマリーク、PN接合リーク

質問

(1)酸化膜リークについてマイクロプラズマリークと記述しているもの
を見かけますが、どのような現象でしょうか？またこの発光波長は可視
から赤外域と書かれていましたが、正しいでしょうか？
(2)Siデバイスで、PN接合リークに伴う発光について教えてください。
PN接合逆バイアスリーク電流に伴う微弱な発光は、欠陥や不純物による
再結合中心が起因していると考えて問題ないでしょうか。
PN接合リーク電流に伴う微弱発光のメカニズムが知りたいです。
また、その発光波長はどのような分布をしているでしょうか？

回答No.1

d9win

Siデバイスでは、微小なリーク電流では発光現象は起こらないと思います。ただ、アバランシェ(雪崩)降伏が起こると発光します。本来の降伏電圧よりも低い電圧で発光が観測されるので、リーク電流が引き起こしていると考えられるのかもしれません。しかしながら、何らかの原因で降伏電圧が下がった個所で局所的にアバランシェ降伏が起こっているのだと思います。
アバランシェ降伏は、電界によって加速された自由電子なり正孔(キャリア)が、シリコン原子にぶつかって正孔-電子対を作る現象です。逆に、シリコン原子を電離するのに必要な値以上のエネルギーを、キャリアは持ち得ません。キャリアは、シリコンにぶつかる度に何らかのエネルギーをロスすると予想できます。そのロスは、格子振動(熱エネルギー)となったり光になります。したがって、この時の光は、シリコン原子の電離エネルギー(すなわち、バンドギャップ・エネルギー)よりも波長が長い側に広く分布することになります。肉眼では白色に見えます。
酸化膜の場合はよく知りませんが、基本的に同じ機構が起こり得ると思います。光の上限エネルギーはともかく、波長は広く分布するでしょう。肉眼でみると白色に見えるだろうと予想します。