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バンドギャップと熱

半導体(主にシリコンについて)のバンドギャップエネルギーは熱とどのような関係があるのでしょうか?そしてそれが半導体の光の吸収にどのように影響してくるのでしょうか?またそのことについてくわしく書かれている本があれば教えていただけますか?

投稿日時 - 2006-11-15 15:47:31

QNo.2541087

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半導体の電気伝導は、熱によって価電子帯から伝導帯へバンドギャップを越えて励起された電子と、電子が抜けた後にできたホールに依存します。
ですから、バンドギャップが広いと、熱励起がおきにくくなるため、伝導度は下がります。逆に狭いと、熱励起が容易になり、伝導度が上がります。
シリコンのバンドギャップは1 eVくらいで、これは近赤外線のエネルギーになります。
また、半導体の光吸収も、同じく価電子帯から光吸収によって電子が伝導帯に励起されることによります。ですから、バンドギャップが狭いと長波長の光を吸収しますし、広いと短波長になります。
これは、有機分子の光吸収波長がHOMO-LUMOギャップの広さにだいたい依存しているのと同じ状況です。
そもそも、半導体のバンド理論は、有機パイ共役分子の分子軌道の形成と同じ理論展開です。
本当は、垂直遷移とそうでないのとがあってもう少しややこしいですが、細かい話はおいておきます。

固体化学の教科書や、物性物理の教科書を読まれれば良いかと思います。
名著としてよく知られているのはKittel固体物理学ですが、初学者だと数式展開のハードルが高いかもしれません。
半導体の入門書の方が、イメージ優先で分かりやすいでしょう。

投稿日時 - 2006-11-15 16:38:00

お礼

回答ありがとうございます。

投稿日時 - 2006-11-20 15:31:30

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