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間接遷移(かんせつせんい、indirect bandgap)は、波数空間(k空間)において、半導体のバンド図を描いた場合に、伝導帯の底と価電子帯の頂上が同一の波数ベクトル(k点)の点に存在しないことを言う。波数kの違いは運動量の違いを表している。間接ギャップ(indirect gap)とも言う。

直接遷移の半導体では、電子とホールの再結合において光が発生する。間接遷移の半導体では、光の発生は生じない、もしくは、非常に弱い発光となる。これは、光の発光、吸収の過程においてエネルギー保存則と運動量保存則の両者の成立が必要であるためである。間接遷移の場合、伝導帯の底にいる電子が価電子帯の頂上にあるホール(伝導帯の下端とは異なるk点上にある)と再結合(遷移)するためには、何らかの運動量が必要となる。光子はこの運動量差と比較して非常に小さい運動量しか持たないため、光子だけでの遷移はできない。通常、光子の代わりに格子振動の励起(フォノンの吸収や放出)が生じる。

低温(例えば4K)では、フォノンを利用できないため、間接遷移材料の光の吸収・放出は直接遷移材料より温度に影響しやすい。

以上の様に、間接遷移の材料は、それのみで一般に発光ダイオードやレーザーダイオードに利用されることは稀である。しかし、間接遷移の材料でも、半導体中の準位(トラップ)を介して発光を行なう手法も存在する。この様な目的で導入した準位をアイソエレクトロニックトラップと言う。これを利用してガリウムリンでは、発光ダイオードが作成されている。

◆ 間接遷移の半導体

・シリコン

・ガリウムリン

◆ 関連項目

・直接遷移

・半金属

・フォノン

・アイソエレクトロニックトラップ

・半導体

・物理学

・物性物理学

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・間接遷移 page1