„Tiltott sáv” változatai közötti eltérés
| [nem ellenőrzött változat] | [nem ellenőrzött változat] |
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
aNincs szerkesztési összefoglaló |
|||
11. sor:
Az anyagokat vezetési jellegük szerint gyakran a tiltott sáv mérete alapján csoportosítjuk. A [[félvezető]]k az anyagok azon csoportja, melyek nem túl nagy tiltott sávval rendelkeznek: ez elektronoknak van lehetőségük a tiltott sáv átlépésére például termikus gerjesztés hatására. A [[szigetelő]]k ennél jóval nagyobb tiltott sávval rendelkeznek, így a tiltott sáv átlépésére az elektronok tulnyomó többségének nincs elegendő energiája. A szilárdtestfizikában a szigetelőkre gyakran tekintenek széles tiltott sávú félvezetőként, ugyanis a két típus közötti különbség csak a tiltott sáv mérete és hogy ez nagynak, vagy kicsinek tekinthető, az az adott környezettől (jellemzően a hőmérséklettől) függ. A [[Fermi-szint]] szigetelők és [[intrinsic félvezető]]k esetében a tiltott sáv közepén helyezkedik el. Jellegében eltérnek ettől vezetők. Ezekben a Fermi-szint egy sáv belsejében található, azaz más megfogalmazásban a vegyérték sáv és a vezetési sáv átlapol egymással. A vezetők speciális esete a félfémes anyagok (metalloidok), melyekben a tiltott sáv szélessége éppen nulla, a vegyértéksáv és a vezetési sáv éppen összeér.
==A tiltott sáv tervezése==▼
Ötvözetek (például GaAlAs, InGaAs) készítésével a tiltott sáv jól tervezhető, az ötvözők arányával a tiltott sáv mérete beállítható. Ezzel az anyagok elektromos tulajdonságait kifinomultan és tág határok között lehet változtatni, ami a gyakorlati alkalmazáshoz széles skálája előtt nyitja meg az utat, többek között új típusú tranzisztorok, lézerdiódák, napelemek működése alapul ezen.▼
Az alkalmazások szempontjából fontos jellemző, hogy a kérdéses anyag direkt vagy indirekt tiltott sávval rendelkezik-e. Direkt tiltott sávról akkor beszélünk, ha a vegyértéksáv teteje és a vezetési sáv alsó éle azonos pontján jelentkezik a [[Brillouin zóna|Brillouin zónának]], azaz azonos hullámszámvektor tartozik hozzájuk. Egy direkt tiltott sávot átlépő elektronnal csak a tiltott sávnak megfelelő energiát kell közölni, hogy az átmenet lehetségessé váljon. Ezzel szemben az indirekt tiltott sávú anyagokban a két sávél között nem csupán energiában, de hullámszámban is különbség van, így az átmenethez az elektronnak energiát is kell kapnia és a szükséges hullámszám különbséget is le kell küzdenie. Ekkor például az energiát biztosító fotonon kívül egy fononnal is kölcsönhatásba kell lépjen. Az ilyen háromrészecskés kölcsönhatások valószínűsége lényegesen kisebb, mint a direkt tiltott sávon csupán két részecske kölcsönhatásaként létrejövő átmenet. Az ötvözetlen szilícium például indirekt tiltott sávval rendelkezik, így a fent leírt tulajdonsága következtében lézerként nem alkalmazható.▼
===Matematikai értelmezés===
28 ⟶ 23 sor:
A Fermi-szint képviseli azt az energiát, ahol a betöltöttség éppen 1/2.
▲==A tiltott sáv tervezése==
▲Ötvözetek (például GaAlAs, InGaAs) készítésével a tiltott sáv jól tervezhető, az ötvözők arányával a tiltott sáv mérete beállítható. Ezzel az anyagok elektromos tulajdonságait kifinomultan és tág határok között lehet változtatni, ami a gyakorlati alkalmazáshoz széles skálája előtt nyitja meg az utat, többek között új típusú tranzisztorok, lézerdiódák, napelemek működése alapul ezen.
▲Az alkalmazások szempontjából fontos jellemző, hogy a kérdéses anyag direkt vagy indirekt tiltott sávval rendelkezik-e. Direkt tiltott sávról akkor beszélünk, ha a vegyértéksáv teteje és a vezetési sáv alsó éle azonos pontján jelentkezik a [[Brillouin zóna|Brillouin zónának]], azaz azonos hullámszámvektor tartozik hozzájuk. Egy direkt tiltott sávot átlépő elektronnal csak a tiltott sávnak megfelelő energiát kell közölni, hogy az átmenet lehetségessé váljon. Ezzel szemben az indirekt tiltott sávú anyagokban a két sávél között nem csupán energiában, de hullámszámban is különbség van, így az átmenethez az elektronnak energiát is kell kapnia és a szükséges hullámszám különbséget is le kell küzdenie. Ekkor például az energiát biztosító fotonon kívül egy fononnal is kölcsönhatásba kell lépjen. Az ilyen háromrészecskés kölcsönhatások valószínűsége lényegesen kisebb, mint a direkt tiltott sávon csupán két részecske kölcsönhatásaként létrejövő átmenet. Az ötvözetlen szilícium például indirekt tiltott sávval rendelkezik, így a fent leírt tulajdonsága következtében lézerként nem alkalmazható.
| |||