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什么是直接跃迁?什么是间接跃迁?二者有何区别?

2024-10-26 10:23:17

直接跃迁和间接跃迁是量子物理学中的两种重要概念,它们描述的是电子在能带之间的能量转移方式。在简单理解中,直接跃迁就像电子在没有发生显著动量变化的情况下,通过吸收或辐射光子从一个能级直接跳到另一个能级,这种过程通常伴随着光子的发射,且跃迁前后k值保持不变。

相比之下,间接跃迁则涉及到更大的动量变化。当电子从价带跃迁到导带时,不仅需要吸收光子提供能量,还需要与晶格进行能量交换,即声子的辐射。这种过程对光子能量的要求更高,且能量转移过程中动量的改变更为显著,因此跃迁几率相对较小。在太阳能半导体的应用中,直接跃迁的半导体如硅,能直接利用光子产生电子-空穴对,而间接跃迁则需要更高的光子能量和特定的动量匹配条件。

直接跃迁遵循选择定则,即电子的波矢在跃迁前后保持不变,这种类型的跃迁在E(k)曲线图上表现为两个能级在垂直方向上对齐。而间接跃迁则涉及到了额外的能量交换机制,使得它在理论和实际应用中都具有不同的特性。