能隙的理论应用

发布网友发布时间：2023-11-09 22:33

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热心网友时间：2023-12-06 15:16

对一个本征半导体（intrinsic semiconctor）而言，其导电性与能隙的大小有关，只有获得足够能量的电子才能从价带被激发，跨过能隙并跃迁至传导带。利用费米-狄拉克统计（Fermi-Dirac Statistics）可以得到电子占据某个能阶（energy state）E0的机率。又假设E0 > > EF，EF是所谓的费米能阶（Fermi level），电子占据E0的机率可以利用波兹曼近似简化为：
exp[-Eg/(kT)]
在上式中，Eg是能隙的宽度、k是波兹曼常数（Boltzmann's Constant），而T则是温度。
半导体材料的能隙可以利用一些工程手法加以调整，特别是在化合物半导体中，例如控制砷化镓铝（AlGaAs）或砷化镓铟（InGaAs）各种元素间的比例，或是利用如分子束磊晶（Molecular Beam Epitaxy, MBE）成长出多层的磊晶材料。这类半导体材料在高速半导体元件或是光电元件，如异质接面双载子晶体管（Heterojunction Bipolar Transistor, HBT）、雷射二极管，或是太阳能电池上已经成为主流。