Ударная ионизация в кремнии в слабых полях

Предложен новый метод определения коэффициентов ударной ионизации электронов $\alpha_{n}$ и дырок $\alpha_{p}$ в полупроводниках в слабых (${E<10^{5}\,\text{В/см}}$) электрических полях. Метод основан на регистрации тока неосновных носителей, рожденных за счет ударной ионизации в квазинейтральной области (НО) обратносмещенного диода при подаче на него мощного импульса СВЧ колебаний. Для области малых значений коэффициентов ударной ионизации (${\alpha<1\,\text{см}^{-1}}$) разработан простой алгоритм вычисления $\alpha(E)$ по измеренным значениям среднего тока через диод и падающего на диоде СВЧ напряжения. То, что ионизация ведется практически только одним типом носителей (основными носителями в НО), т. е. отсутствует проблема разделения вкладов электронов и дырок в ударную ионизацию, обусловило высокую чувствительность метода.
В результате исследований определена зависимость $\alpha_{n}(E)$ в кремнии в недоступном для других методик диапазоне значений ${\alpha=10^{-3}{-}10^{-1}\,\text{см}^{-1}}$. Показано, что полученные результаты хорошо согласуются с предсказанным теорией переходом от межзонной ионизации к многоступенчатой через глубокие промежуточные уровни в запрещенной зоне полупроводника, однако выяснение природы этих уровней требует дальнейших исследований.