半導体で・・・

質問

半導体のことを今勉強しているのですが、エネルギーギャップという言葉が出てきたのですが、エネルギーギャップとは何なのかがあまりわかりません。どなたか教えてください。

回答No.3

virtualnanolab

分子レベルではボーアの水素原子モデルのようにエネルギー準位が直線のようになりますが、分子(クラスター)が無限個存在するような周期系で考え、それらが互いに近接するように凝集するようになると、逆空間において直線にならずに分散曲線になります。これは、学部の教科書に掲載されているので、参考にして下さい。そして、水素原子は、ドブロイ波長の整数倍に対応する半径に電子の軌道を取るような離散的な量子準位しか取れなかったのが、半導体のような周期系になると、許容帯と禁制帯とに分散するようになります。この曲線をエネルギーバンドと言います。エネルギーギャップは、価電子帯のMaximum点と伝導帯のMinimum点の差のことです。直接遷移型の半導体(GaAs,GaN)は、価電子帯の正孔と伝導帯の電子が再結合すると、このエネルギーギャップに相当する波長の光が発光するようになります。これが、半導体レーザです。一方、逆に半導体に光を当てることによって、価電子帯に束縛されていた電子が、伝導帯に励起され、価電子帯に正孔を作るようなデバイスが、太陽電池です。

回答No.2

ritter77-x1

井戸型ポテンシャルで考えた場合、最外電子核のことを伝導帯と呼んでいいのかは分かりませんが、とりあえず伝導帯とその下に価電子帯(2つともエネルギーレベルのことと思います)があります。金属の場合、伝道帯と価電子帯は一部重なりあっているのですが、半導体になると～1eVほど離れています。この離れている間隔をエネルギーバンドギャップ(禁制帯)といいます。エネルギーバンドギャップをΔEgとし、伝導帯の最小値をEc、価電子帯の最大値をEvとした時、
　　　　　　　ΔEg=Ec－Ev
となります。

回答No.1

ojisan7

エネルギーギャップというのは、エネルギーバンド理論でバンドとバンドの間のエネルギーのギャップのことだと思います。