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band gap是什麼意思，band gap的意思翻譯、用法、同義詞、例句

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常用詞典

  • [電子][物] 帶隙

    • 例句

  • High band gap materials.

    高能隙材料。

  • Photonic crystals are a new kind of materials with photonic band gap.

    光子晶體是一種具有光子帶隙的新型功能材料。

  • The lattice strain and band repulsion affecting band gap is investigated.

    分析了晶格畸變和能帶間排斥效應對帶隙的影響。

  • These are photodetectors, band gap two electron volts, respond to visible light.

    這是光電探測器，能帶隙為2電子伏，當它反應于可見光。

  • A new method has been proposed to modify the photonic band gap of synthetic opal.

    本文提出了一種新的調節人工歐泊晶體的光學帶隙的方法。

    • 專業解析

    帶隙（Band Gap）是固體物理學中的核心概念，指材料中價帶（Valence Band）頂部與導帶（Conduction Band）底部之間的能量差。它決定了材料的電學和光學性質，是區分導體、半導體和絕緣體的關鍵參數。

    一、帶隙的物理意義

    1. 能量屏障

      帶隙表示電子從價帶躍遷到導帶所需的最小能量。價帶由被原子束縛的電子占據，而導帶中的電子可自由移動形成電流。帶隙越大，電子越難躍遷，材料導電性越差。

    2. 材料分類依據

      • 半導體：帶隙範圍通常為0.1–3.0 eV（如矽 1.1 eV、砷化镓 1.43 eV），可通過摻雜或光照調控導電性。
      • 絕緣體：帶隙 >5 eV（如鑽石 5.5 eV），電子難以躍遷，幾乎不導電。
      • 導體：帶隙接近0 eV（如銅），價帶與導帶重疊，電子可自由移動。

    二、帶隙對半導體器件的核心作用

    1. 光電應用

      • 太陽能電池：光子能量需大于帶隙才能激發電子-空穴對（如矽電池需波長 ≤ 1100 nm 的光）。
      • LED與激光器：電子-空穴複合時釋放能量等于帶隙，決定發光波長（如氮化镓藍光 LED 帶隙約 3.4 eV）。

    2. 電子器件設計

      帶隙寬度影響晶體管開關速度與功耗。窄帶隙材料（如鍺 0.67 eV）適用于高頻器件，寬帶隙材料（如碳化矽 3.3 eV）耐高溫高壓，用于功率器件。

    三、帶隙的測量與調控

    1. 實驗方法

      • 光吸收譜：通過吸收邊位置計算帶隙（$E_g = frac{hc}{lambda}$，其中 $lambda$ 為吸收阈值波長）。
      • 掃描隧道顯微鏡（STM）：直接觀測材料表面電子态密度分布。

    2. 工程調控手段

      • 合金化：調節組分改變帶隙（如 $text{Al}xtext{Ga}{1-x}text{As}$ 的帶隙隨鋁含量增加而增大）。
      • 應變工程：施加機械應力可改變晶格常數，調制帶隙值。

    權威參考來源

    1. 基礎理論：Kittel, C. 固體物理學導論（第8版），解釋能帶結構與帶隙的量子力學起源。
    2. 半導體應用：Streetman, B. G. 固态電子器件（第7版），詳述帶隙在二極管、晶體管設計中的關鍵作用。
    3. 實驗方法：美國國家标準與技術研究院（NIST）數據庫提供多種材料的實測帶隙數據。
    4. 前沿研究：自然·材料（Nature Materials）期刊多篇論文探讨二維材料（如 MoS₂）的層數依賴帶隙特性。

    網絡擴展資料

    "Band gap"（帶隙）是固體物理學中的關鍵概念，指材料中價帶（電子占據的最高能帶）和導帶（未被占據的最低能帶）之間的能量差。它是決定材料導電性的核心因素：

    1. 類型與特征

      • 導體（如金屬）：帶隙為零，電子可自由移動。
      • 半導體（如矽）：帶隙較窄（約1-3 eV），電子可通過熱能或光激發躍遷。
      • 絕緣體（如玻璃）：帶隙較大（>5 eV），電子難以躍遷。

    2. 直接與間接帶隙

      • 直接帶隙（如砷化镓）：電子躍遷時動量不變，適合發光器件（LED、激光）。
      • 間接帶隙（如矽）：電子需要改變動量（需聲子輔助），發光效率低，多用于電子器件。

    3. 應用影響

      • 光電器件：帶隙決定材料吸收/發射光的波長（如太陽能電池需匹配太陽光譜）。
      • 電子器件：帶隙大小影響半導體工作溫度範圍和導電性調控能力。

    4. 測量與調控

      • 通過吸收光譜或光緻發光譜測定帶隙值。
      • 溫度升高通常導緻帶隙略微減小（如矽每升溫1K，帶隙減少約0.3 meV）。

    示例材料帶隙：

    帶隙理論為半導體器件設計（如晶體管、太陽能電池）提供了物理基礎，同時也是光電子學發展的核心依據。

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