不同種類的半導(dǎo)體材料具有不同的發(fā)光效率，因此會有不同的應(yīng)用，例如：矽的發(fā)光效率很低，只能用來制作積體電路(IC)；砷化鎵的發(fā)光效率很高，可以用來制作高亮度的發(fā)光二極體(LED)，為什么同樣是半導(dǎo)體，同樣具有能隙，發(fā)光效率卻有那么大的差別呢？

 

直接能隙(Direct bandgap)

“直接能隙(Direct bandgap)”是指電子吸收了外加能量以后可以由價電帶跳躍到導(dǎo)電帶，而且電子可以“直接”由導(dǎo)電帶落回價電帶，因此能量可以完全以“光能”的型式釋放出來，所以發(fā)光效率很高，例如：砷化鎵(GaAs)的能帶結(jié)構(gòu)就是屬于直接能隙。

 

間接能隙(Indirect bandgap)

“間接能隙(Indirect bandgap)”是指電子吸收了外加能量以后可以由價電帶跳躍到導(dǎo)電帶，但是電子只能“間接”由導(dǎo)電帶落回價電帶，所謂的“間接”可以想像成在能隙中有一個可以讓電子停留的位置，當(dāng)電子由導(dǎo)電帶落回價電帶時，會先在這個位置上停留一下，將大部分的能量轉(zhuǎn)換為“熱能”以后，再落回價電帶，由于大部分的能量已經(jīng)轉(zhuǎn)換成熱能，根據(jù)能量守恒定律，這個電子所剩下的光能就很少了，因此最后能夠釋放出來的光能很少，所以發(fā)光效率很低，例如：矽(Si)的能帶結(jié)構(gòu)就是屬于間接能隙。

 

值得注意的是，不論是直接能隙的半導(dǎo)體(砷化鎵晶圓)或間接能隙的半導(dǎo)體(矽晶圓)，電子吸收了外加能量以后由價電帶跳躍到導(dǎo)電帶的情形是相同的，因此這兩種半導(dǎo)體都可以用來制作“影像感測器(Sensor)”，例如：數(shù)位相機(jī)所使用的CCD或CMOS影像感測器，都是利用矽晶圓來做為“光偵測器(PD：Photo Detector)”，這個部分將在第三冊第9章多媒體與系統(tǒng)技術(shù)中詳細(xì)介紹。