如何确定半导体是直接带隙还是间接带隙的？

确定半导体是直接带隙还是间接带隙的可以用光致发光光谱。

光效率很大的话差不多就是直接带隙，发光效率低的话就是间接带隙。直接带隙材料吸收光谱应该能比较明显地区分出本征吸收带和吸收边，变化相对较缓，而间接带隙材料比较陡峭。

间接带隙半导体材料（如Si、Ge）导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中不同位置。形成半满能带不只需要吸收能量，还要改变动量。

电子在k状态时的动量是（h/2pi）k，k不同，动量就不同，从一个状态到另一个必须改变动量。与之相对的直接带隙半导体则是电子在跃迁至导带时不需要改变动量。

扩展资料：

光致发光过程包括荧光发光和磷光发光。通常用于半导体检测和表征的光致发光光谱指的是光致荧光发光。

光致发光特点：

1、光致发光优点

设备简单，无破坏性，对样品尺寸无严格要求；分辨率高，可做薄层和微区分析。

2、光致发光缺点

通常只能做定性分析，而不作定量分析；如果做低温测试，需要液氦降温，条件比较苛刻；不能反映出非辐射复合的深能级缺陷中心。

参考资料来源：百度百科--光致发光光谱

一般情况下，直接带隙半导体可直接吸收能量合适的光子。间接带隙半导体，因为电子跃迁时需要动量守恒，因此吸收光的时候需要吸收或发射声子辅助。这种情况下，间接带隙半导体对光的吸收取决于初始能级的电子密度，终止能级的电子密度以及可利用的声子数量。因此一般情况下间接带隙半导体对光的吸收系数小于直接带隙。吸收同样的光子数量需要更厚的厚度。

从激发说起。

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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