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我在一本書上看到半導體能帶的解釋:0k時被電子填滿,能量最高的能帶為價帶,0k時未被電子填充的,能量最低的能帶為導帶。而直接複合時,電子又從導帶向價帶運動,而且會釋放光子,不是隻有從能量高向能量低處運動,才會釋放光子,放出能量嗎。描述估計會有些錯誤,希望有高手解答一下,不勝感激,謝謝!
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  • 1 # 自省思齊

    您好!半導體發光是非平衡載流子的行為,所以半導體發光就包含兩個主要過程,第一個過程是平衡載流子變成非平衡載流子的過程,這個過程中電子需要接受外界激勵,從較低能量躍遷到較高能量(能量升高,吸收能量);第二個過程電子由高能態回到低能態,即與空穴複合的過程,這個過程是能量釋放的過程(能量降低,釋放光子)也許您說的能量升高的過程。

    半導體中的複合過程

    載流子的複合過程是指非平平衡載流子中的電子-空穴對結合的過程。複合過程分為直接複合和間接複合兩種形式。

    如圖1(a)所示,直接複合是指電子直接有導帶躍遷至價帶,一起電子和空穴的複合;如圖1(b)所示,間接複合是指在導帶價帶之間的禁帶有複合中心,電子先被複閤中心捕獲,然後再受到外界能量擾動後躍遷到價帶與空穴複合,一些摻稀土的半導體材料會有這種機制。

    非平衡載流子的複合過程伴隨著其能量的變化過程,複合過程是電子由較高能量的導帶躍遷到較低能量的價帶的過程,此過程中伴隨著是能量的釋放過程,即電子的能量會降低。電子能量的釋放主要有三種形式,一是發射光子,及發光複合和輻射覆合,這也是LED的工作原理;二是發射聲子,即電子釋放的能量轉換為半導體材料中晶格的振動能;三是俄歇複合過程,即電子的能量會傳遞給其他的載流子。

    2. 半導體的發光過程

    半導體的發光過程也處於非平衡太的半導體行為,即非平衡載流子的複合才能產生髮光,所以半導體發光需要外接的激勵。主要的激勵方式有電場激勵,即電致發光(LED);光子激勵,光致發光(鐳射器);和陰極發光。

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