半導体用語集
直接遷移型半導体
英語表記：direct energy gap semiconductor
半導体のエネルギー帯構造において、価電子帯の上端はΓ点に存在するが、伝導帯の下端はΓ点にある場合とX点、L点などに存在する場合がある。伝導帯下端がΓ点にある場合、伝導帯下端の電子と価電子帯上端の正孔はともに同じ k=0に存在する。光の波数は半導体の逆格子ベクトルにくらべ十分小さいので、エネルギーと運動量（波数）の保存の関係から、キャリアが光のエネルギーを直接受け取ることは同じkの状態間でのみ可能となる。すなわち、伝導帯下端がΓ点にある半導体では、フォノンの介在なしにバンドギャップより大きいエネルギーの光を直接吸収して、電子が価電子帯から伝導帯に遷移したり、逆にバンドギャップに対応するエネルギーの光を放出して、電子が伝導帯から価電子帯に遷移することができる。このようなエネルギ一帯構造を持つ半導体を直接遷移型半導体という。直接遷移型半導体の代表的なものに GaAs、InP、InAs、InSbなどがある。直接遷移型半導体は当然光の吸収確率、発光確率が大きくなり光デバイス、特に発光デバイスに向いている。また、伝導帯に励起されたキャリアがフォトンを放出して容易に価電子帯に緩和するため、少数キャリア寿命が10ns以下と短い特徴もある。また、電子の有効質量は伝導帯下端における曲率で決まるが、この曲率は伝導帯下端における伝導帯と、価電子帯のエネルギー差に反比例する傾向があり、高い電子移動度は狭バンドギャップの直接遷移型半導体でえられる。さらに、伝導帯下端がΓ点に存在するため、フェルミ面の形状がほぼ球形になり異方性がない特徴もある。なお、直接遷移型半導体と異なり、光のエネルギーをキャリアが直接受け取れないバンド帯構造の半導体を間接遷移型半導体（「間接遷移型半導体」の項参照）という。
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