間接躍遷半導體英文解釋翻譯、間接躍遷半導體的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【電】 indirect-gap semiconductor

分詞翻譯：

間接的英語翻譯：

【法】 remoteness

躍遷的英語翻譯：

transition
【化】 transition

半導體的英語翻譯：

semiconductor
【計】 quasi-conductor; SC
【化】 semiconductor
【醫】 semiconductor

專業解析

間接躍遷半導體（Indirect Bandgap Semiconductor）指電子在導帶最小值與價帶最大值之間躍遷時需借助聲子（晶格振動）參與以滿足動量守恒的半導體材料。其能帶結構中，導帶底（CBM）與價帶頂（VBM）位于布裡淵區的不同k空間位置（如圖1所示），導緻電子躍遷過程伴隨動量變化（Δk ≠ 0）。這一特性顯著影響其光學與電學性質：

核心特征與機制

動量守恒要求
電子從價帶躍遷至導帶時，需吸收或發射一個聲子以補償動量差（公式：$hbar Delta k = hbar q_{text{聲子}}$）。該過程概率低于直接躍遷，導緻光吸收/發射效率較低。

發光特性
間接躍遷的輻射複合速率慢，非輻射複合（如熱耗散）占主導，因此不適合制造高效發光器件（如LED、激光器）。

典型材料與應用

常見材料：矽（Si）、鍺（Ge）、磷化镓（GaP）等。
優勢應用：
- 矽憑借高載流子遷移率與穩定性，廣泛用于集成電路、光伏電池；
- 間接帶隙材料在高功率器件中因熱穩定性優異而受青睐。

與直接帶隙半導體的對比

特性	間接躍遷半導體	直接躍遷半導體（如GaAs）
躍遷過程	需聲子參與（Δk ≠ 0）	無需聲子（Δk = 0）
發光效率	低（<1%）	高（>50%）
典型器件	太陽能電池、CPU	激光二極管、高效LED

物理模型與公式

間接躍遷的光吸收系數（α）滿足：

alpha(hbaromega) propto frac{(hbaromega - E_g pm E_p)}{e^{hbaromega/kT} - 1}

其中$E_g$為帶隙，$E_p$為聲子能量，"±"對應吸收/發射聲子過程。

來源參考：

Kittel, C. Introduction to Solid State Physics (Wiley, 第10版), 能帶理論章節.
MIT OpenCourseWare, "Semiconductor Optoelectronics" (課程6.732).
Green, M. A. Solar Cells: Principles & Technology (UNSW, 1998).
Sze, S. M. Physics of Semiconductor Devices (Wiley, 第3版).
Yu, P. Y. Fundamentals of Semiconductors (Springer, 第4版), 光學性質章節.

網絡擴展解釋

以下是關于“間接躍遷半導體”的詳細解釋：

定義與基本原理

間接躍遷半導體是指其導帶的最低能量點（導帶底）和價帶的最高能量點（價帶頂）在動量空間（k空間）中位置不同的半導體。這種能帶結構導緻電子在躍遷時需同時吸收或發射聲子（晶格振動的能量量子）以滿足動量守恒。例如，矽（Si）和鍺（Ge）是典型的間接帶隙半導體。

特性與物理過程

躍遷機制：
電子從價帶躍遷到導帶時，不僅需要吸收光子能量，還需要與晶格振動（聲子）相互作用以補償動量差。這種過程稱為間接躍遷，其發生概率遠低于直接躍遷。
發光效率低：
由于需要聲子參與，間接躍遷的複合發光效率較低，因此這類半導體通常不適用于發光二極管（LED）等光電器件。
光吸收特性：
間接帶隙半導體的光吸收系數較小，需要更厚的材料才能完全吸收光能（如矽太陽能電池需數百微米厚度）。

應用與典型材料

主要應用：
雖然發光效率低，但間接帶隙半導體在太陽能電池（矽基光伏材料）和集成電路（矽基芯片）中廣泛應用，因其載流子壽命長、穩定性高。
常見材料：
矽（Si）、鍺（Ge）等。相比之下，直接帶隙半導體（如砷化镓GaAs）則更適用于激光器和光電探測器。

補充說明

直接躍遷與間接躍遷的吸收光譜差異顯著：間接躍遷的吸收光子能量通常低于禁帶寬度（需聲子輔助），而直接躍遷吸收的光子能量嚴格等于禁帶寬度。

如需進一步了解半導體的分類或應用場景，可參考相關文獻或權威資料（如）。