Här är en mer detaljerad förklaring av processen med kvantlavin:
1. Högt elektriskt fält: När ett tillräckligt högt elektriskt fält appliceras över en icke-ledare eller en halvledare, förvrängs energibanden i materialet och bandgapet mellan valensbandet och ledningsbandet reduceras.
2. Elektrontunneling: Under påverkan av det starka elektriska fältet kan elektroner från valensbandet övervinna det minskade bandgapet och tunnla genom energibarriären in i ledningsbandet. Denna process kräver mindre energi jämfört med termisk excitation av elektroner, vilket är det vanliga sättet att elektroner hoppar över bandgapet.
3. Carrier Multiplikation: Elektronerna som tunnlar in i ledningsbandet får energi från det elektriska fältet och accelererar och kolliderar med andra valenselektroner. Dessa kollisioner orsakar ytterligare jonisering och generering av ytterligare elektron-hålpar. Denna process är känd som stötjonisering eller bärarförökning.
4. Lavineffekt: De nygenererade elektronerna och hålen kan upprepa processen med stötjonisering, vilket leder till en kedjereaktionsliknande effekt där antalet laddningsbärare ökar exponentiellt. Detta förstärker snabbt den elektriska strömmen, vilket gör att materialet genomgår en plötslig övergång från ett icke-ledande till ett ledande tillstånd.
5. Plasmabildning: När tätheten av laddningsbärare fortsätter att öka, minskar materialets elektriska resistivitet, och det börjar bete sig som ett plasma. I detta plasmatillstånd samexisterar ett stort antal fria elektroner och hål, vilket gör att materialet kan leda elektricitet effektivt.
Quantum lavin är ett kritiskt fenomen i flera elektroniska enheter och applikationer, inklusive lavinfotodioder, fotomultiplikatorer och högeffektomkopplare. Det är också viktigt för att förstå materialens beteende under extrema elektriska fält, såsom blixtnedslag eller elektriska haverier i isolatorer.
