고체플라즈마(solid-state plasma)

금속 또는 반도체 내부의 자유전자와 이온격자 또는 자유 전자와 양공의 계를 플라즈마의 일종으로 본 것.


실내온도나 그 이하에서도 플라즈마 상태로 간주되고, 매우 높은 전자농도가 간단히 실현되는 것이 특징이다.


 


쿨롱의 힘의 장거리 상관에 의한 집단운동을 고려하는 입장에서 쓰이는데, 그 이론은 D. 봄과 D. 파인즈에 의하여 비롯되었다.


장거리 상관은 플라즈마 진동으로 표시하는데, 전자계는 플라즈마 진동수 ωp에 가까운 진동수로 진동한다. ωp는 금속에서는 10 Hz, 반금속이나 퇴화반도체에서는 10 Hz 정도이다.


 


한편 장거리 상관 때문에 전자 사이의 상호작용의 실질적 효과가 가려져 약해지므로 전자계의 운동을 플라즈마 진통과 전자 하나하나의 운동으로 나누어 생각하면 후자는 거의 독립된 운동으로 간주해도 무방함을 알 수 있다.


 


고체플라즈마가 보이는 현상으로 알려져 있는 것에는 금속 내부의 플라즈마 진동에 의한 고속 전자선의 특성에너지 손실, Bi나 흑연 등의 반금속 내 알벤파, Na나 PbTe 속의 헬리콘파의 전파현상, InSb의 핀치효과, p-n접합에서의 전류진동(마이크로플라즈마) 등이 있다.