為什麼說直接帶隙半導體更適用於做光電器件?

時間 2021-06-07 22:09:33

1樓:電競吳彥祖

既然有直接帶隙半導體,那麼肯定就用間接帶隙半導體。兩個放在一塊來說吧。簡單來說,就是看K空間的能帶圖,導帶低和價帶頂在同一K處,說明是直接帶隙半導體,不在同一K處,就是間接帶隙半導體。

而光電器件的話也可以分為兩種,光致發電和電致發光。先說光致發電吧,那就是半導體吸收光子,當能量大於等於同一K值處禁帶寬度時,電子從價帶躍遷到導帶,發生由光到電的轉換。這也就是說,對於直接帶隙的半導體,要發生光致發電,光子的能量需要大於等於禁帶寬度;對於間接帶隙半導體,要發生光致發電,光子的能量通常需要大於禁帶寬度。

接下來是電致發光,就是電子從導帶回遷到價帶釋放光子的過程。對於直接帶隙半導體,導帶低和價帶頂在同一K處,釋放光子的過程只有能量的變化。而對於間接帶隙半導體,由於導帶低和價帶頂不在同一K值處,而電子在躍遷過程中需要從導帶的最低電勢處回遷至價帶的最高電勢處,這一過程不僅有能量的變化,而且有動量的變化,因此電致發光在間接帶隙半導體中很難發生。

舉例說明:矽基的光電探測器很常見,但是好像沒有人用矽製備雷射器吧。砷化鎵的探測器和雷射器都可以實現。

2樓:樂喬

將你的問題翻譯一下就是,間接帶隙的半導體材料不適合做光電器件。

為什麼呢?光電器件的應用必須有發生電子的躍遷,即電子從價帶頂躍遷到導帶底。

躍遷過程中,電子從價帶頂到導帶底發生的能量變化和動量變化都要被滿足。光子是一種能量較高但是動量卻很低的粒子。它可以給電子提供足夠的能量。但是卻不能提供足夠多的動量。

直接帶隙的材料,電子的躍遷不需要多少動量,所以電子只要吸收到光子就很容易躍遷,相應的器件就可以使用。

間接帶隙的材料,電子的躍遷不僅需要能量,還需要動量。僅靠光子不夠,還需要材料內晶格聲子的參與,同時需要兩種粒子的參與,那麼發生的可能性就低多了。

所以間接帶隙的材料不適合做光電器件。

同意請見贊哦

3樓:

從能帶圖來解釋,能帶圖是E~K關係,間接帶隙的半導體,從導帶底向價帶頂之間的躍遷k會發生變化,也就是運動速度,方向需要改變,需要有聲子參與,因此一方面,躍遷的能量差大概率轉化成聲子,不會形成光子,另一方面,躍遷過程必須有聲子參與,降低了躍遷的發生概率,效率不高。 對於直接帶隙,躍遷不需要聲子參與,前後的k不變,能量大概率變成光子。

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