为什么半导体发光器件常用直接间隙半导体材料制作

为什么半导体发光器件常用直接间隙半导体材料制作,第1张

因为直接能隙半导体材料的辐射复合几率很大,而间接带隙半导体则否。

因为直接能隙半导体材料中的电子、空穴复合时,没有动量的改变,则不需要第三者参与,故能量都可以发光的形式释放出来——发光强度大。

但是间接能隙半导体材料中的电子、空穴的复合,有动量的改变,则必须要有第三者(主要是声子)参与,故能量几乎不能以发光的形式释放出来——发光强度非常低。

直接带隙半导体材料就是导带最小值(导带底)和满带最大值在k空间中同一位置.电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴(形成半满能带)只需要吸收能量. 间接带隙半导体材料导带最小值(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. 间接带隙半导体材料导带最小值(导带底)和满带最大值在k空间中不同位置.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.

LED一般应该采用直接带隙半导体材料,如砷化镓;因为这种半导体载流子的辐射复合几率很大,发光效率高。不过,常用的发红光、发黄光的二极管,多是采用间接带隙半导体材料GaP来制作的,但是必须要在其中掺入所谓等电子杂质来提高发光效率才行。


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