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  • 1 # 你永遠追不上的巨人

    直接帶隙指的是半導體的導帶最小值與價帶最大值對應k空間中同一位置,價帶電子躍遷到導帶不需要聲子的參與,只需要吸收能量。間接帶隙半導體材料導帶最小值(導帶底)和滿帶最大值在k空間中不同位置。形成半滿能帶不只需要吸收能量,還要改變動量。電子在k狀態時的動量是(h/2pi)k,k不同,動量就不同,從一個狀態到另一個必須改變動量。兩者的區別是:直接帶隙的半導體導帶上電子是由價帶受激發直接躍遷導致的,而間接帶隙的半導體導帶上的電子是由價帶受激發躍遷至導帶後還要有個弛豫的過程才能到導帶底。這個過程中會有一部分能量以聲子的形式浪費掉,從能量利用的角度上來說,直接帶隙的半導體對光的利用率更好。ZnO具有直接帶隙半導體材料的這種只需要吸收能量的特點,它是這種躍遷型別是由它這種材料本身決定的。樣品的直接帶隙和間接帶隙是軌道理論判斷的。 擴充套件資料 直接帶隙半導體的重要性質:當價帶電子往導帶躍遷時,電子波矢不變,在能帶圖上即是豎直地躍遷,這就意味著電子在躍遷過程中,動量可保持不變——滿足動量守恆定律。相反,如果導帶電子下落到價帶(即電子與空穴複合)時,也可以保持動量不變——直接複合,即電子與空穴只要一相遇就會發生複合(不需要聲子來接受或提供動量)。因此,直接帶隙半導體中載流子的壽命必將很短;同時,這種直接複合可以把能量幾乎全部以光的形式放出(因為沒有聲子參與,故也沒有把能量交給晶體原子) ——發光效率高(這也就是為什麼發光器件多半採用直接帶隙半導體來製作的根本原因)。間接帶隙半導體的重要性質:簡單點說,從能帶圖譜可以看出,間接帶隙半導體中的電子在躍遷時K值會發生變化,這意味著電子躍遷前後在K空間的位置不一樣了,這樣會極大的機率將能量釋放給晶格,轉化為聲子,變成熱能釋放掉。而直接帶隙中的電子躍遷前後只有能量變化,而無位置變化,於是便有更大的機率將能量以光子的形式釋放出來。另一方面,對於間接躍遷型,導帶的電子需要動量與價帶空穴複合。因此難以產生基於再結合的發光。想讓間接帶隙材料發光,可以採用摻雜引入發光體,將能量引入發光體使其發光(提高發光效率)。

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