qm 間接能隙(Indirect bandgap) 發光效率低，電子由導電帶落回價電帶時，會先在這個位置上停留一下，將大部分的能量轉換為「熱能」以後，再落回價電帶

二硫化鉬電晶體能屈能伸
美國科學家首度在可撓的塑膠基板上，成功製造出高性能的二硫化鉬(molybdenite, MoS2)電晶體。這項成果顯示二硫化鉬這種材料應該很適合用來製作高速、低耗能的可撓式電子元件。
在直接能隙材料中，電子-電洞對的激發比在間接能隙材料中效率高得多，因此LED、太陽電池、光偵測器及其他光電元件大多採用直接能隙材料。此外，能隙的存在也使元件較容易開與關，這對電晶體而言至為關鍵。二硫化鉬由於具有1.8 eV寬的直接能隙，被看好是當前二維半導體晶體之選，相較於只有間接能隙的矽，可能更適合用來製作某些光電元件，有些科學家甚至認為在未來電子線路應用中，它可能會是「神奇材料」石墨烯(純石墨烯並無能隙)的競爭對手。
二硫化鉬的電子遷移率超過100 cm2/Vs，甚至可能高達500 cm2/Vs，已足以媲美最先進的矽材。由於二硫化鉬屬於凡德瓦固體(即層與層間以凡德瓦力鍵結)，應該能與各種基板相容，包括透明或可撓式基板。先前曾有團隊嘗試將二硫化鉬覆在塑膠基板上，但樣品的表現遠遜於在傳統硬質的氧化物基板上。
最近德州大學奧斯丁分校及聖母大學的研究人員利用標準微影技術，成功地在可撓式塑膠Kapton上製作出多層二硫化鉬電晶體，其開關電流比足以媲美製作在矽基板上的元件，耗電非常低，而且任意彎曲也不影響其機械或電子特性。團隊領導者之一的Deji Akinwande強調，實驗採用的彎曲半徑為1 mm，已接近目前所知可撓性最佳的石墨烯。
Akinwande指出，這種2D材料由於厚度極薄，表面又沒有懸鍵，因此適合搭配非傳統的基板如塑膠、玻璃甚至布料。該團隊期望二硫化鉬電晶體能應用在可撓式及智慧電子產品中，例如顯示器及可捲起的電腦。他們已經製作出n型的二硫化鉬電晶，目前正嘗試製作p型的，以便實現互補式數位系統。

5-16半導體的發光效率

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發佈於：2012-08-05, 週日 23:16

半導體的發光效率

不同種類的半導體材料具有不同的發光效率，因此會有不同的應用，例如：矽的發光效率很低，只能用來製作積體電路(IC)；砷化鎵的發光效率很高，可以用來製作高亮度的發光二極體(LED)，為什麼同樣是半導體，同樣具有能隙，發光效率卻有那麼大的差別呢？
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直接能隙(Direct bandgap)

「直接能隙(Direct bandgap)」是指電子吸收了外加能量以後可以由價電帶跳躍到導電帶，而且電子可以「直接」由導電帶落回價電帶，因此能量可以完全以「光能」的型式釋放出來，如＜圖5-26(a)＞所示，所以發光效率很高，例如：砷化鎵(GaAs)的能帶結構就是屬於直接能隙。

【思考】
＞在「直接能隙」的半導體中，電子在由導電帶落回價電帶的行為，可以想像成一個人由頂樓「直接」跳到一樓，由於能量沒有被轉換掉，所以落地以後會受傷。科技台灣www.hightech.tw
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＜圖5-26＞　直接能隙與間接能隙。

間接能隙(Indirect bandgap)

「間接能隙(Indirect bandgap)」是指電子吸收了外加能量以後可以由價電帶跳躍到導電帶，但是電子只能「間接」由導電帶落回價電帶，所謂的「間接」可以想像成在能隙中有一個可以讓電子停留的位置，如＜圖5-26(b)＞所示，當電子由導電帶落回價電帶時，會先在這個位置上停留一下，將大部分的能量轉換為「熱能」以後，再落回價電帶，由於大部分的能量已經轉換成熱能，根據能量守恆定律，這個電子所剩下的光能就很少了，因此最後能夠釋放出來的光能很少，所以發光效率很低，例如：矽(Si)的能帶結構就是屬於間接能隙。

【思考】
＞在「間接能隙」的半導體中，電子由導電帶落回價電帶的行為，可以想像成一個人由頂樓「間接」跳到一樓，意思是跳樓的過程中不小心落到一樓的遮陽棚，彈了一下，翻了兩圈，再落到地面，由於能量被轉換掉，所以落地以後沒有受傷。科技台灣www.hightech.tw
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值得注意的是，不論是直接能隙的半導體(砷化鎵晶圓)或間接能隙的半導體(矽晶圓)，電子吸收了外加能量以後由價電帶跳躍到導電帶的情形是相同的，因此這兩種半導體都可以用來製作「影像感測器(Sensor)」，例如：數位相機所使用的CCD或CMOS影像感測器，都是利用矽晶圓來做為「光偵測器(PD：Photo Detector)」，這個部分將在第三冊第9章多媒體與系統技術中詳細介紹