半導体用語集
フォノン散乱
英語表記：phonon scattering
半導体の移動度に大きな影響を与えている散乱メカニズムの一つで、キャリアがフォノンと衝突した時に起こる散乱のことをいう。GeやSiでは、音響フォノンならびに非極性光学フォノンによる散乱が支配的で、この散乱により決まる移動度は
μ = (m* / m₀)⁻⁵ᐟ² T⁻³ᐟ²
で与えられる。ここでTは絶対温度、m₀は自由電子の質量、m*は電子あるいは正孔の有効質量である。
温度が高くなると格子の熱振動は激しくなりフォノンの数も増加する。このため散乱の効果も温度が高いほど大きくなり、不純物濃度があまり高くない半導体において高温領域で支配的となる散乱メカニズムである。一方、温度が低くなるとフォノンの数が減少するので次第にこの影響は小さくなり、別の要因が支配的となる。代表的なものは、イオン化した不純物によるイオン化不純物散乱である。Siでは、不純物濃度が約10¹³cm⁻³ だと室温でもフォノン散乱が支配的であることが、上式から予想される移動度の温度依存性によって確認されている。しかし、10¹⁷ cm⁻³になるとその温度依存性からずれて、不純物散乱が支配的となる。
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