Direct bandgap vs Indirect bandgap

오늘은 direct bandgap과 indirect bandgap에 대해 간단하게 알아보도록 하겠습니다.

 

왼쪽 그림이 direct bandgap이고 오른쪽 그림이 indirect bandgap입니다.

k는 momentum으로 전자의 에너지를 나타냅니다. 

 

direct bandgap

그림을 보면 conduction band의 가장 낮은 에너지의 위치와

valence band에서 가장 높은 에너지의 위치가 같습니다. 

따라서

conduction band에서 valence band로 전자가 넘어올 때 

direct 하게 넘어올 수 있습니다. 

즉, 에너지가 수직으로 내려올 수 있습니다. 

이때 수직으로 내려가는 에너지는 빛으로 변환됩니다.

photon이라고도 불리죠.

 

indirect bandgap

conduction band에서 valence band로 전자가 넘어올 때 

direct 하게 넘어오지 못합니다.

 

위 그림과 같이 indirect의 경우는 수평(왼쪽)으로 갔다가 수직으로 내려옵니다.

이때 수평으로 움직일 때 발생하는 에너지를 phonon이라고 불립니다. 

 

phonon은 소리에너지입니다.

즉, indirect bandgap의 경우 100% 빛에너지로 방출되지 못합니다.

 

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+ 그래서 화합물 반도체로 태양광 패널을 만듭니다. 

화합물 반도체의 경우 빛에너지를 100%에 가깝게 이용하기 때문에 태양광을 이용할 때 효율이 높습니다.

대신 비싸다는 것!!