1。光子の吸収：十分なエネルギーを持つ光子が半導体材料と相互作用する場合、半導体格子の原子によって吸収される可能性があります。このエネルギーは原子内の電子に伝達され、より高いエネルギー状態に興奮します。
2。電子穴ペアの生成：励起された電子は元の位置を離れ、以前に位置していた場所に正の帯電した穴を作ります。これは、半導体の初期電荷キャリアである電子穴ペアを形成します。
3。エネルギー伝達：励起された電子は、半導体の他の原子とさらに相互作用し、衝突を通じて過剰なエネルギーを伝達します。原子と衝突すると、エネルギーが失われ、最終的にはエネルギー状態が低くなります。
4。衝撃イオン化：これらの衝突中に、励起された電子は、半導体格子内の他の電子に十分なエネルギーを伝達することができ、それらを励起し、最終的に元の位置から取り除きます。このプロセスは、衝撃イオン化として知られています。その結果、これらの追加の励起電子のそれぞれは、新しい電子穴ペアを作成し、電荷キャリアの数を掛けることができます。
5。雪崩効果：これらの新しく生成された電子ホールペアは、さらに衝撃イオン化を受ける可能性があり、さらに多くの電荷キャリアが生成されます。このカスケード効果は、電荷キャリアの雪崩を作成し、単一の吸収光子からの元の信号を増幅します。
このプロセスの結果、単一の光子は複数の電子穴ペアを生成し、それにより、半導体材料に4つの電荷キャリア（2つの電子と2つの穴）を作成できます。この現象は、光子の吸収が電流の生成につながる光減少帯や太陽電池などの半導体デバイスで特に重要です。
