Прямозонные и непрямозонные полупроводники.

Такие полупроводники, как кремний, германий и фосфид галлия — это непрямозонные полупроводники. В общих чертах это означает, что электрон, находящийся вблизи дна зоны проводимости, имеет импульс, отличающийся от импульса электрона, находящегося вблизи потолка валентной зоны. Это иллюстрируется рис. а), из которого видно, что в этом случае зона — зонный переход возможен только при условии компенсации различия импульсов. Это может происходить, если при рекомбинации излучается фонон высокой энергии. В таком процессе удается устранить избыточный момент, однако при этом поглощается и энергия рекомбинации. Еще более серьезной оказывается необходимость одновременности этих двух событий (рождение фотона и фонона), что приводит к снижению вероятности такого рекомбинационного перехода. В результате безызлучательные процессы, в частности с участием ловушечных уровней вблизи центра запрещенной зоны, преобладают в непрямозонных полупроводниках, а внутренняя квантовая эффективность оказывается низкой. Другие полупроводниковые материалы, такие как InSb, GaAs, могут иметь прямую запрещенную зону, как показано на рис. ниже б). В этом случае электроны низших энергетических уровней зоны проводимости имеют почти такой же импульс, что и электроны высших энергетических уровней валентной зоны. Следовательно, имеется высокая вероятность прямых зона — зонных переходов и высокая внутренняя квантовая эффективность.