diagrama E-K en el caso de semiconductores

Un diagrama E-k muestra las características de un material semiconductor particular. Muestra la relación entre la energía y el impulso de los estados mecánicos cuánticos disponibles para los electrones en el material.

Primero, considere un diagrama de banda de Ek básico como este (el eje x puede ser momentum, \ $ p \ $, o wavenumber, \ $ k \ $, desde \ $ p = \ hbar k \ $) :

(fuentedelaimagen Mejor fuente innovadora )

En este diagrama puedes ver algunas cosas:

• El intervalo de banda (E _G ), que es la diferencia de energía entre la parte superior de la banda de valencia y la parte inferior de la banda de conducción.

• La masa efectiva de electrones y agujeros en el material. Esto está dado por la curvatura de cada una de las bandas.

• Este diagrama indica (en forma de diagrama) cómo los estados de los electrones reales están espaciados por igual en el espacio k. Lo que significa que la densidad de estados en E (\ $ \ rho (E) \ $) depende de la pendiente de la curva E-k.

Hay una forma más compleja de diagrama E-k que muestra la relación para diferentes direcciones de k en relación con la red cristalina:

(fuentedelaimagen: University of Kiel )

Aquí, las letras griegas (\ $ \ Gamma \ $, \ $ \ Delta \ $, K, etc.) en el eje x indican diferentes direcciones de k con respecto a los ejes de cristal.

Además de mostrar la masa efectiva en diferentes extremos de banda, esto también muestra que la masa efectiva varía según la dirección de conducción en relación con la orientación del cristal.

Este diagrama de tipo también muestra si el material es un semiconductor de separación directa o de separación indirecta. La separación directa se produce cuando el máximo de la banda de valencia y el mínimo de la banda de conducción se producen en la misma ubicación en el espacio k. Esto es importante en la optoelectrónica porque solo los materiales de separación directa (como los GaA, pero sin incluir el silicio) tienen una absorción y emisión por radiación eficientes, lo que hace que los LED y los diodos láser funcionen.