Mengapakah silikon menghasilkan peranti pemancar cahaya yang lemah?

Silikon mempunyai jurang jalur tidak langsung, jadi elektron dan lubang yang bergabung semula merentasi jurang juga mesti melibatkan fonon untuk mengekalkan momentum; ini menjadikan penggabungan semula radiatif tidak cekap, itulah sebabnya bahan jurang langsung seperti galium arsenida digunakan untuk LED dan laser.

Apakah yang mengehadkan kelajuan pergerakan pembawa dalam semikonduktor?

Pembawa diserakkan oleh getaran kekisi (fonon) dan oleh bendasing terion; perlanggaran ini mengehadkan mobiliti, dengan serakan fonon mendominasi pada suhu tinggi dan serakan bendasing pada suhu rendah dan pendopan berat.

Sifat Optik dan Pengangkutan Semikonduktor

Bagaimana semikonduktor menyerap cahaya dan bagaimana pembawanya hanyut dan meresap di bawah medan menentukan sama ada ia menjadi pengesan, pemancar, atau transistor yang baik, dan sifat-sifat ini berpunca daripada struktur jalur dan serakannya.

Cari Topik dengan PaperMindTidak lama lagiFind papers & topics

Tools & resources

Muat turun slaid

Learn & explore

VideoTidak lama lagi

Definition

Sifat pengangkutan semikonduktor menerangkan bagaimana elektron dan lubang bergerak di bawah medan elektrik dan kecerunan kepekatan, dicirikan oleh mobiliti, kekonduksian, dan resapan; sifat optik menerangkan bagaimana bahan menyerap dan memancarkan cahaya merentasi jurang jalurnya, yang ditetapkan oleh struktur jalur dan kedirektan jurang.

Scope

Topik ini merangkumi pengangkutan elektrik dan tindak balas optik semikonduktor: hanyutan dan mobiliti pembawa, mekanisme serakan (fonon dan bendasing) yang mengehadkannya, resapan dan hubungan Einstein, kesan Hall, dan penggabungan semula. Dari segi optik, ia merangkumi penyerapan pinggir jalur, perbezaan antara jurang langsung dan tidak langsung untuk pemancaran cahaya, eksiton, dan fotokonduktiviti. Ia menghubungkan struktur jalur dan statistik pembawa kawasan tersebut kepada sifat-sifat relevan peranti yang boleh diukur.

Core questions

Apakah yang menentukan mobiliti pembawa, dan mekanisme serakan manakah yang mengehadkannya?
Bagaimanakah hanyutan dan resapan berkaitan melalui hubungan Einstein?
Mengapakah kedirektan jurang jalur mengawal sama ada semikonduktor memancarkan cahaya dengan cekap?
Apakah eksiton dan fotokonduktiviti, dan bagaimanakah ia membentuk tindak balas optik?

Key concepts

Hanyutan, mobiliti, dan kekonduksian pembawa
Serakan fonon dan bendasing
Resapan dan hubungan Einstein
Peralihan optik langsung berbanding tidak langsung
Eksiton dan fotokonduktiviti

Clinical relevance

Sifat pengangkutan dan optik menentukan prestasi peranti: mobiliti menetapkan kelajuan transistor, jurang langsung atau tidak langsung menentukan sama ada bahan boleh membuat LED dan laser yang cekap (seperti dalam galium arsenida berbanding silikon), dan penyerapan mengawal fotopengesan dan sel suria.

History

Kesan Hall (1879) menyediakan cara awal untuk mengukur tanda dan ketumpatan pembawa; teori kuantum penyerapan pinggir jalur dan eksiton berkembang pada tahun 1930-an, dan pengiktirafan bahawa sebatian jurang langsung seperti galium arsenida memancarkan cahaya dengan cekap menyokong optoelektronik yang muncul dari pertengahan abad kedua puluh.

Key figures

Edwin Hall
Albert Einstein
Gregory Wannier

Seminal works

ashcroft1976
sze2007

Frequently asked questions

Mengapakah silikon menghasilkan peranti pemancar cahaya yang lemah?: Silikon mempunyai jurang jalur tidak langsung, jadi elektron dan lubang yang bergabung semula merentasi jurang juga mesti melibatkan fonon untuk mengekalkan momentum; ini menjadikan penggabungan semula radiatif tidak cekap, itulah sebabnya bahan jurang langsung seperti galium arsenida digunakan untuk LED dan laser.
Apakah yang mengehadkan kelajuan pergerakan pembawa dalam semikonduktor?: Pembawa diserakkan oleh getaran kekisi (fonon) dan oleh bendasing terion; perlanggaran ini mengehadkan mobiliti, dengan serakan fonon mendominasi pada suhu tinggi dan serakan bendasing pada suhu rendah dan pendopan berat.