半導体物性
シリコンのような間接遷移型の半導体で、電子と正孔が再結合して光を出す確率が低い理由として正しいものはどれか。
- A伝導帯の底と価電子帯の頂上の運動量が異なり、遷移にフォノンの関与が必要なため
- B正孔の移動度が電子より小さいため
- Cバンドギャップが大きすぎるため
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正解：A. 伝導帯の底と価電子帯の頂上の運動量が異なり、遷移にフォノンの関与が必要なため
間接遷移型では、伝導帯の底と価電子帯の頂上が運動量(波数)空間で異なる位置にあります。光子は運動量をほとんど運べないため、遷移には格子振動(フォノン)が同時に関わる必要があり、確率が低くなります。そのためシリコンは発光素子に向きません。
- A. 正しい。運動量の保存のためにフォノンが必要になります。
- B. 移動度の違いは発光の確率を決める理由ではありません。
- C. シリコンのバンドギャップ(約1.12 eV)は特別大きくはなく、発光しにくい理由ではありません。