光子的發(fā)射

能帶之間的復(fù)合，或自由電子與自由空穴的直接復(fù)合是最簡單的復(fù)合機理。這種型式的復(fù)合能引起光子的發(fā)射，其能量幾乎等于半導(dǎo)體的禁帶寬度。這是光子在正常情況下所能夠發(fā)出的最高能量，雖然它對低能量的發(fā)射還沒有類似的限制，這也表明半導(dǎo)體發(fā)射可見光所需的最小禁帶寬度。

電子伏特(1電子伏特=1.602x10-1焦爾)。 如紅光波長的界限在760毫微米，相應(yīng)的禁帶寬度則為1.63

當雜質(zhì)原子被摻入到晶格中時，也能通過禁帶中淺或深的電子態(tài)而發(fā)生復(fù)合。這樣產(chǎn)生的輻射，其能量小于禁帶能量，其優(yōu)點是這種輻射在通過半導(dǎo)體時不會衰減。例如從磷化鎵產(chǎn)生紅光發(fā)射的情況，即由于鋅-氧復(fù)合物中的復(fù)合所造成的。

在加正向偏壓的p-n結(jié)中注入的少數(shù)載流子，既能在產(chǎn)生輻射的情況下與多數(shù)載流子復(fù)合，也能在不產(chǎn)生輻射的情況下與多數(shù)載流子復(fù)合，顯然電致發(fā)光的效率即由這兩種競爭著的機理的比率所決定。影響這種比率的主要因素之一，就是半導(dǎo)體的具體能帶結(jié)構(gòu)?！爸苯榆S遷帶”結(jié)構(gòu)允許電子和空穴自由復(fù)合而無需晶格振動(聲子phonons)的參與?！伴g接躍遷帶”結(jié)構(gòu)中則必需有聲子參與，而聲子使輻射復(fù)合的概率減少。因此，一般來說，直接躍遷帶半導(dǎo)體的電致發(fā)光效率較高。

必須指出:由直接躍遷至間接躍遷是一種漸變的過程。例如:砷化鎵是具有1.41電子特伏直接禁帶寬度的半導(dǎo)體，它是一種有效的紅外輻射電致發(fā)光半導(dǎo)體;另方面如磷化鎵則有2.25電子伏特的間接禁帶寬度。幸而在整個砷/磷范圍中的砷化鎵和磷化鎵均形成固溶體，因而磷-砷化鎵的組分可在兩者的極限值之間隨意調(diào)整，而得到任何特定的禁帶。含磷多的合金具有間接躍遷禁帶。選擇GaAso.4o.6組成射?？杀３种苯榆S遷，能產(chǎn)生波長為660毫微米的可見紅光輻射。