半導体用語集
帯間光学間接遷移
英語表記：interband optical indirect transition
光吸収や発光を伴う価電子帯と伝導体との間での電子遷移において，フォノンなどが関与し，遷移の前後で電子の波動ベクトルが変化する時，帯間光学間接遷移という。エネルギー帯構造を運動量（波動ベクトル）空間で表わした時，エネルギー変化に伴う垂直な遷移（フォトンの生成，消滅）と，運動量変化に伴う水平な遷移（フォノンの生成，消滅）が起こり，遷移の前後でエネルギー保存則と運動量保存則がなりたつ。帯間光学間接遷移に対して，運動量変化のない帯間光学直接遷移がある。
半導体や絶縁体におけるエネルギー帯構造を運動量（波動ベクトルk）空間で表わした時，価電子帯上端（項上）と伝導帯下端（底）とが異なる運動量位置にある時（ただしバンドギャップエネルギーEgはこれらの端の間のエネルギー差である），このような物質を間接遷移型という。間接遷移型物質において，バンドギャップエネルギーEgの近傍での光吸収や発光に伴う電子遷移は，帯間光学間接遷移が支配的になる。光子の消滅（吸収）や生成（発光）を伴う電子遷移の前後では，エネルギー保存則と運動量保存則を満たす必要がある。光子（フォトン）の運動量は電子の運動量にくらべて無視できるほど小さいため，帯間光学間接遷移では格子振動（フォノン）との相互作用が必要になり，これにより運動量保存則を満たす。このため一般に遷移確率は低くなる。図1は間接遷移型半導体のバンド構造の模式図であり，帯間光学間接遷移を概念的に示している。
間接遷移型半導体においても，関与するフォトンのエネルギーがバンドギャップエネルギーよりも十分大きい場合には直接遷移も起こりうる。また直接遷移型半導体でも同様に間接遷移が起こりうる。
半導体レーザなどの発光素子では高い効率での発光過程が望ましいため，直接遷移型半導体材料が用いられているが，受光素子では必ずしもこの条件は必要でなく，間接遷移型半導体でも実用的な受光素子が作られている。その例はSiである。Geは直接遷移型半導体であるが，伝導帯の第二の底がK=0に近く，間接遷移による光吸収も期待できる。これらの半導体，特にSiは受光素子や太陽電池に広く用いられている。この時の吸収係数αはフォトンエネルギーhv，フォノンエネルギーhvₛ，およびバンドギャップエネルギーEgを用いて次式で表わされることが知られている。
α∝(hv-Eg±hvₛ)²
ただし，hv≧Eg±hvₛ
ここで，＋はフォノンが吸収される場合，－はフォノンが放出される場合である。
GaPのような間接遷移型半導体を発光素子に用いる場合，バンドギャップの中に不純物準位を設けてそれを介した遷移を利用する。不純物準位を介することで，電子は容易にエネルギー保存則と運動量保存則を満たす遷移が可能となる。このような遷移を利用した発光により，GaP発光ダイオードが実用化されている。
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