Qual é a diferença entre band gap direto e indireto

A principal diferença entre band gap direto e indireto é que o momento cristalino de elétrons e buracos é o mesmo em um band gap direto tanto para a banda de condução quanto para a banda de valência, onde um elétron pode emitir diretamente um fóton, enquanto o band gap indireto tem diferentes k-vetores onde um fóton não pode ser emitido.

Os termos band gap direto e indireto são descritos principalmente na física de semicondutores. Essas categorias são descobertas dependendo do estado de energia mínima na banda de condução e do estado de energia máxima na banda de valência que são caracterizados por um certo momento cristalino na Zona de Brillouin. O vetor K ou vetor de onda é um conceito importante em intervalos de banda. O vetor k de uma onda plana é um vetor (pelo menos no caso de meios ópticos isotrópicos) que aponta na direção em que a onda se propaga. Esta componente vetorial é sempre perpendicular às frentes de onda.

CONTEÚDO

1. Visão geral e diferença chave
2. O que é o Band Gap direto
3. O que é Band Gap Indireto
4. Gap de banda direto vs indireto em forma tabular
5. Resumo – Direto vs Indireto Band Gap

O que é o Band Gap Direto?

O band gap direto é um band gap onde o vetor k é semelhante para os estados mais altos da banda de valência e para os estados mais baixos da banda de condução. Em outras palavras, podemos chamar um band gap de band gap direto se o momento cristalino de elétrons e buracos é o mesmo na banda de condução e na banda de valência, e um elétron pode emitir diretamente um fóton.

Alguns exemplos de materiais de gap direto incluem silício amorfo e alguns materiais III-V, incluindo InAs e GaAs.

O que é Band Gap Indireto?

O band gap indireto pode ser descrito como o fenômeno em que o máximo da banda de valência e o mínimo da banda de condução estão em diferentes valores de k. Por exemplo, o máximo da banda de valência é k=0, enquanto o mínimo na banda de condução está no vetor ak no limite da zona de Brillouin. Nesse tipo de band gap, um fóton não pode ser emitido, pois os elétrons precisam passar por um estado intermediário, transferindo momento para a rede cristalina.

Alguns exemplos de materiais de band gap indiretos incluem silício cristalino e Ge, bem como alguns materiais III-V, como AlSb.

Qual é a diferença entre band gap direto e indireto?

Gap de banda direto e indireto são termos importantes na física de semicondutores. A principal diferença entre band gap direto e indireto é que no band gap direto, o momento cristalino de elétrons e buracos permanece o mesmo na banda de condução e na banda de valência e um elétron pode emitir diretamente um fóton, enquanto o band gap indireto tem k diferente -vetores onde um fóton não pode ser emitido. Alguns exemplos de materiais de band gap diretos incluem silício amorfo e alguns materiais III-V, incluindo InAs e GaAs, enquanto alguns exemplos de materiais band gap indiretos incluem silício cristalino e Ge, bem como alguns materiais III-V, como AlSb. Além disso, um band gap direto é mais eficiente do que um band gap indireto.

O infográfico abaixo apresenta as diferenças entre band gap direto e indireto em forma de tabela para comparação lado a lado.

Resumo – Direto vs Indireto Band Gap

Band gap direto e indireto são dois fenômenos importantes que são descritos juntos em contextos semelhantes. A principal diferença entre band gap direto e indireto é que no band gap direto, o momento cristalino de elétrons e buracos permanece o mesmo na banda de condução e na banda de valência e um elétron pode emitir diretamente um fóton, enquanto o band gap indireto tem k diferente -vetores onde um fóton não pode ser emitido.

Referência:

1. “Materiais Diretos de Gap de Banda.” Semicondutores Band Gap Direto e Indireto, Departamento de Ciência dos Materiais e Metalurgia – Universidade de Cambridge.

Cortesia da imagem:

1. “Estrutura de banda em massa” Por Saumitra R Mehrotra & Gerhard Klimeck – Laboratório de estrutura de bandas em nanoHUB.org (CC POR 3,0) via Commons Wikimedia
2. “Bandgap indireto” (Domínio Público) via Commons Wikimedia

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