
【電】 forbidden energy gap
ban; bear; imprison; prohibit; restain oneself; stand; taboo
【化】 energy gap
禁能隙(Band Gap)是固體物理學中的核心概念,指材料中電子允許存在的能量範圍與禁止存在的能量範圍之間的間隔。其英文對應術語"band gap"源自能帶理論,描述晶體材料導帶與價帶之間的能量差,單位為電子伏特(eV)。
物理意義與分類
根據禁能隙寬度,材料可分為三類:
工程應用
半導體器件的核心參數由其禁能隙決定。例如矽的1.12 eV禁能隙(300K),使其成為晶體管和太陽能電池的理想材料。窄禁能隙材料(如鍺)適用于紅外探測器,寬禁能隙材料(如氮化镓)則用于高功率電子器件。
測量與調控
實驗測定主要采用光吸收譜法,通過吸收邊确定能隙值。現代技術通過摻雜(如硼摻雜矽)或異質結構(如GaAs/AlGaAs)可實現能隙的精确調控,這種調控能力是光電子器件微型化的基礎。
“禁能隙”這一表述可能存在用詞偏差,正确的物理學術語應為“禁帶寬度”或“能隙”(Band Gap),指的是半導體或絕緣體中導帶底與價帶頂之間的能量差。以下是詳細解釋:
禁帶寬度是指導帶最低點(導帶底)和價帶最高點(價帶頂)之間的能量差值。這一能量差決定了材料的導電性質:
材料 | 禁帶寬度(300K) |
---|---|
矽(Si) | 1.1 |
鍺(Ge) | 0.67 |
砷化镓(GaAs) | 1.43 |
氮化镓(GaN) | 3.4 |
提示:若需更專業的文獻或數據,可參考半導體物理教材或學術數據庫(如、9的擴展内容)。
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