論文の概要: A Matrix Quantum Kinetic Treatment of Impact Ionization in Avalanche Photodiodes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.19167v1
- Date: Mon, 24 Mar 2025 21:43:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-26 16:53:50.639465
- Title: A Matrix Quantum Kinetic Treatment of Impact Ionization in Avalanche Photodiodes
- Title（参考訳）: アバランチー光ダイオードにおける衝突イオン化のマトリックス量子速度論的処理
- Authors: Sheikh Z. Ahmed, Shafat Shahnewaz, Samiran Ganguly, Joe C Campbell, Avik W. Ghosh,
- Abstract要約: フォノンや電子からの非弾性散乱は一般に高次過程として扱われる。
アバランシェ・フォトダイオード(APD)のキャリア乗算は、強い非弾性衝撃イオン化に完全に依存している。
複数のグリーン関数の積を含む衝撃電離のための行列ベースの量子力学理論を開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Matrix based quantum kinetic simulations have been widely used for the predictive modeling of electronic devices. Inelastic scattering from phonons and electrons are typically treated as higher order processes in these treatments, captured using mean-field approximations. Carrier multiplication in Avalanche Photodiodes (APDs), however, relies entirely on strongly inelastic impact ionization, making electron-electron scattering the dominant term requiring a rigorous, microscopic treatment. We go well beyond the conventional Born approximation for scattering to develop a matrix-based quantum kinetic theory for impact ionization, involving products of multiple Green's functions. Using a model semiconductor in a reverse-biased p-i-n configuration, we show how its calculated non-equilibrium charge distributions show multiplication at dead-space values consistent with energy-momentum conservation. Our matrix approach can be readily generalized to more sophisticated atomistic Hamiltonians, setting the stage for a fully predictive, `first principles' theory of APDs.
- Abstract（参考訳）: 行列に基づく量子力学シミュレーションは、電子デバイスの予測モデリングに広く用いられている。
フォノンや電子からの非弾性散乱は、一般的にこれらの処理において高次過程として扱われ、平均場近似を用いて捕獲される。
しかし、アバランシェ・フォトダイオード(APD)のキャリア乗算は、強い非弾性衝撃イオン化に完全に依存しており、電子電子散乱は厳密で微妙な処理を必要とする支配的な用語である。
我々は、複数のグリーン関数の積を含む、衝撃電離のための行列ベースの量子力学理論を開発するために散乱の従来のボルン近似をはるかに超えている。
逆バイアスp-i-n構成のモデル半導体を用いて、計算された非平衡電荷分布が、エネルギー-運動量保存と整合した死空間値での乗算を示すことを示す。
我々の行列アプローチは容易により洗練された原子論のハミルトン群に一般化することができ、APDの完全な予測的「第一原理」理論のステージを設定できる。
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