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。
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
晶体电子不是真空中的自由电子,具有波动性,则其状态不能简单地采用坐标和动量来表征,而可以采用所谓波矢——晶体动量k来表征。由k的三个分量(kx、ky、kz)所构成的空间就是所谓k空间,该空间与正常空间的量纲是互逆的,故k空间是倒易空间,即正格子空间的倒空间;k空间中的一个代表点就对应电子的一个状态。晶体电子的状态数目是有限的,其数目就等于k空间中一个原胞中代表点的数目;这个倒易空间的原胞就称为Bullouin区。
由于晶体电子是处于能带的状态。对于一个能带,每一个波矢k就代表该能带中电子的一种状态,对应有相应的一个能量本征值(一条能级)。而晶体有很多高低不同的能带,故一个k就对应于不同能带中的不同能级,即具有多个能量本征值。
所以,对于一个晶体电子所处的状态,需要指明它是属于哪一个能带、哪一个波矢k,这才是一种完整的表述。
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