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最終更新 2026-10-28

オージェ再結合とは

Auger Recombination

オージェ再結合とは、電子と正孔が再結合したときのエネルギーを、光ではなく近くの3つ目のキャリアに渡し、最終的に熱として失う再結合の仕組みです。速さはキャリア密度の3乗に比例するため、高濃度の層や大電流で強くなり、LEDの効率ドループや太陽電池の効率の限界の原因になります。

目次5項目
  1. 定義・解説
  2. 図解
  3. よくある質問
  4. 関連用語
  5. 比較・違いを学ぶ

定義・解説

オージェ再結合とは、電子と正孔が再結合するとき、そのエネルギーを光や熱として出すのではなく、近くにいる3つ目のキャリア(電子または正孔)に渡し、そのキャリアを高いエネルギーに押し上げる再結合の仕組みです。押し上げられたキャリアは、やがて格子の振動でエネルギーを失い、最終的には熱になります。フランスの物理学者オージェが見つけたオージェ効果に由来します。

3つのキャリアがかかわるため、オージェ再結合の速さはキャリアの密度の3乗に比例し、キャリアが多いほど急激に強くなります。そのため、不純物を非常に多く加えた層や、大きな電流を流してキャリアを大量に注入している状態で主な再結合になります。シリコンでは、キャリアの密度が10¹⁸cm⁻³を超えるあたりから寿命を大きく縮めます。

オージェ再結合は、光を出さずにエネルギーを失う非放射の再結合であるため、発光デバイスの効率を下げます。青色や白色のLEDで、電流を増やすと発光の効率が下がる現象(効率ドループ)の主な原因の1つと考えられています。太陽電池では、不純物の濃い表面の層や、高い効率の結晶シリコン太陽電池の理論的な限界を決める要因の1つです。

図解

SRH再結合、放射再結合、オージェ再結合の仕組みとキャリア密度への依存の違いを比較した表

図をタップで2倍に拡大

キャリアの密度が高いほどオージェ再結合の割合が増える。

よくある質問(FAQ)

オージェ再結合と放射再結合の違いは何ですか?
放射再結合は、電子と正孔が再結合したエネルギーを光として出す仕組みで、LEDやレーザーの発光そのものです。オージェ再結合は、そのエネルギーを3つ目のキャリアに渡して最終的に熱にする仕組みで、光が出ないため発光の効率を下げます。
LEDの効率ドループとは何ですか?
LEDに流す電流を増やしていくと、ある程度までは明るさが比例して増えるのに、さらに増やすと発光の効率(電流あたりの光の量)が下がっていく現象です。キャリアの密度が高くなるとオージェ再結合が急に増え、光にならずに熱になる割合が増えることが主な原因の1つと考えられています。

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