有哪位高手请帮忙指导一下,什么是直接迁移型半导体和间接迁移型半导体啊!

有哪位高手请帮忙指导一下,什么是直接迁移型半导体和间接迁移型半导体啊!,第1张

这个问题是半导体物理中的重要问题,而且也与光电器件有关。

直接迁移型半导体即直接跃迁能带结构的半导体,这种半导体的导带底与价带顶都在Brillouin区中的同一点(即波矢相同)。半导体价带顶的电子获得足够的能量之后,可直接跃迁到导带底,并产生电子-空穴对;相反,导电电子与价带空穴复合时,即可把能量完全以光的形式释放出来。发光器件需要采用这种半导体。GaAs即属于这种半导体。

间接迁移型半导体即间接跃迁能带结构的半导体,这种半导体的导带底与价带顶不在Brillouin区中的同一点(即波矢不相同)。价带顶的电子获得足够的能量之后,还需要有其它粒子(如声子)的帮助,才能跃迁到导带底;同时,导电电子与价带空穴复合时,大部分能量都将以热能的形式释放给晶格,故不能发光。这种半导体不能制造发光器件,但是可用来制作光检测器件——光电二极管。Si、Ge即属于这种半导体。

激发说起。

如果一种材料,它的导带底部和价带顶部的波向量k不同,说明它是间接禁带半导体。这种材料在外来激发能量仅稍大于禁带宽度时的吸收系数较低,所以电子从价带顶激发到导带底的效率较低。同理它的发射效率也较低(不是不能)。

如果外来激发能量较大,比如用于照射的光子能量增大,也可以使间接禁带半导体(某些)产生直接激发,以及发射。不过这样做的话,势必使采用这种材料做成的器件,效率较低。

最有效的激发是:电子从价带顶部激发到导带底部,并且K相同。因为这时需要的外部激发能量最低,激发效率最高。同理这时发射效率也是最高的。--(A)

对于任何一种材料,它能吸收的激发能量和发射的光子能量,都不是唯一的。只要外部激发能量大于禁带宽度,就可以将价带上的更多能级上的电子,激发到导带上的更多能级上。并且有相应的多种发射。所以,导带跟价带间的发射不是只有一种,发射的光子的能量也不是只有一种。但是只有其中一种的效率是最高的(如A)。

(供讨论)


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