半导体禁带宽度减小的原因有哪些

A. 半导体禁带宽度的物理意义

禁带宽度是半导体的一个重要特征参量，其大小主要决定于半导体的能带结构，即与晶体结构和原子的结合性质等有关。
半导体价带中的大量电子都是价键上的电子（称为价电子），不能够导电，即不是载流子。只有当价电子跃迁到导带（即本征激发）而产生出自由电子和自由空穴后，才能够导电。空穴实际上也就是价电子跃迁到导带以后所留下的价键空位（一个空穴的运动就等效于一大群价电子的运动）。因此，禁带宽度的大小实际上是反映了价电子被束缚强弱程度的一个物理量，也就是产生本征激发所需要的最小能量。
Si的原子序数比Ge的小，则Si的价电子束缚得较紧，所以Si的禁带宽度比Ge的要大一些。GaAs的价键还具有极性，对价电子的束缚更紧，所以GaAs的禁带宽度更大。GaN、SiC等所谓宽禁带半导体的禁带宽度更要大得多，因为其价键的极性更强。Ge、Si、GaAs、GaN和金刚石的禁带宽度在室温下分别为0.66eV、1.12 eV、1.42 eV、3.44 eV和5.47 eV。
金刚石在一般情况下是绝缘体，因为碳（C）的原子序数很小，对价电子的束缚作用非常强，价电子在一般情况下都摆脱不了价键的束缚，则禁带宽度很大，在室温下不能产生出载流子，所以不导电。不过，在数网络的高温下也同样呈现出半导体的特性，因此可用来制作工作温度高达500℃以上的晶体管。
作为载流子的电子和空穴，分别处于导带和价带之中；一般，电子多分布在导带底附近（导带底相当于电子的势能），空穴多分布在价带顶附近（价带顶相当于空穴的势能）。高于导带底的能量就是电子的动能，低于价带顶的能量就是空穴的动能。（3）半导体禁带宽度与温度和掺杂浓度等有关：半导体禁带宽度随温度能够发生变化，这是半导体器件及其电路的一个弱点（但在某些应用中这却是一个优点）。半导体的禁带宽度具有负的温度系数。例如，Si的禁带宽度外推到0K时是1.17eV，到室温时即下降到1.12eV。
如果由许多孤立原子结合而成为晶体的时候，一条原子能级就简单地对应于一个能带，那么当温度升高时，晶体体积膨胀，原子间距增大，能带宽度变窄，则禁带宽度将增大，于是禁带宽度的温度系数为正。
但是，对于常用的Si、Ge和GaAs等半导体，在由原子结合而成为晶体的时候，价键将要产生所谓杂化（s态与p态混合——sp3杂化），结果就使得一条原子能级并不是简单地对应于一个能带。所以，当温度升高时，晶体的原子间距增大，能带宽度虽然变窄，但禁带宽度却是减小的——负的温度系数。
当掺杂浓度很高时，由于杂质能带和能带尾的出现，而有可能导致禁带宽度变窄。
禁带宽度对于半导体器件性能的影响是不言而喻的，它直接决定着器件的耐压和最高工作温度；对于BJT，当发射区因为高掺杂而出现禁带宽度变窄时，将会导致电流增益大大降低。

B. 半导体禁带宽度的用途

禁带中虽然不存在属于整个晶体所有的公有化电子的能级，但是可以出版现杂质、缺陷等权非公有化状态的能级——束缚能级。例如施主能级、受主能级、复合中心能级、陷阱中心能级、激子能级等。顺便也说一句，这些束缚能级不只是可以出现在禁带中，实际上也可以出现在导带或者价带中，因为这些能级本来就不属于表征晶体公有化电子状态的能带之列。

C. 半导体禁带宽度与辐射出的最长波长有什么关系

相应的最大辐射几率的波长λ=Eg/hc,其中c是光速,h是普朗克常数.

D. 为什么半导体LED温度升高，电子与空穴的浓度会增加，禁带宽度会减小，电子迁移率将减小

温度升高导致杂质电离增加，载流子浓度加大，由于重掺杂效应，禁带宽度变窄。
由于载流子增多，其与晶格碰撞几率增大，导致单位数量电子速度降低，载流子迁移率下降。
这个与LED有什么关系？

E. 谁能详细解答一下半导体材料禁带宽度的影响

禁带宽度的大小实际上是反映了价电子被束缚强弱程度的一个物理量，也就是产生本征激发所需要的最小能量。 个人理解，禁带宽度变窄，则阈值电流减小，但是增益也会相应的减小。

F. 按照紧束缚近似，为什么si，ge等半导体的禁带宽度随温度升高而降低

Si，Ge都是金刚石结构的半导体。
原子在结合成为晶体时，价键要产生所谓的杂化（S太和P太的内杂化，SP3杂化）容，结果使一条原子能级并不是简单的对应一条能带。温度升高时，原子间间距变大，虽然能带变窄，但是禁带宽度也是变窄的（负温度系数）。
在一定温度下，半导体中的大量电子不停地做无规则的热运动，电子可以通过晶格热振动获得能量。
随着温度的升高，晶格运动剧烈程度越高，晶格内原子对电子的束缚能力越弱，价带电子更容易脱离原子束缚而进入导带，所以相应的禁带宽度会变窄。

G. 半导体的禁带宽度大小对它的用途有何影响请举例说明

禁带宽度对于半导体器件性能的影响非常大，它直接决定着器件的耐压和专最高工作温度；比属如氮化镓禁带宽度很大，即便高温价带电子也很难吸收大于Eg的热辐射的能量跳变到导带，这样就能继续发挥半导体作用，同理因为跃迁能量较大，所以GaN更难被击穿，因此常用作高压耐高温器件，也有很高的抗辐射性能。

另一方面，通过掺杂调节禁带宽度可以制作高电子迁移率晶体管（HEMT，High Electron Mobility Transistor）。这种器件及其集成电路都能够工作于超高频（毫米波）、超高速领域，原因就在于它采用了异质结及其中的具有很高迁移率的所谓二维电子气来工作的；而高迁移率的原因部分在于禁带宽度不同的半导体组成异质结。
相关的东西很多，我也在学习之中，互勉~

H. 半导体物理中，能带宽度与禁带宽度的区别是什么

1、概念不同：

能带宽度：为价带和导带的宽度，即电子能量分裂的一个个密集能级组成的宽度。禁带宽度：为导带和价带的间距。能带宽度就是通电的能力，禁带宽度就是组电的能力。

2、所含电子不同：

能带：是用量子力学的方法研究固体内部电子运动的理论。始于20世纪初期，在量子力学确立以后发展起来的一种近似理论。

它曾经定性地阐明了晶体中电子运动的普遍特点，并进而说明了导体与绝缘体、半导体的区别所在，解释了晶体中电子的平均自由程问题。

禁带宽度：是指一个能带宽度，固体中电子的能量是不可以连续取值的，而是一些不连续的能带，要导电就要有自由电子存在，自由电子存在的能带称为导带（能导电），被束缚的电子要成为自由电子，就必须获得足够能量从而跃迁到导带，这个能量的最小值就是禁带宽度。

例如：锗的禁带宽度为0.66ev；硅的禁带宽度为1.12ev；砷化镓的禁带宽度为1.46ev。‘

(8)半导体禁带宽度减小的原因有哪些扩展阅读：

结构

固体材料的能带结构由多条能带组成，能带分为传导带（简称导带）、价电带（简称价带）和禁带等，导带和价带间的空隙称为能隙。

能带结构可以解释固体中导体、半导体、绝缘体三大类区别的由来。材料的导电性是由“传导带”中含有的电子数量决定。当电子从“价带”获得能量而跳跃至“传导带”时，电子就可以在带间任意移动而导电。

I. 怎么改变半导体材料的禁带宽度

两种方法，一个是加参杂去改变，还有一个办法是改变材料的大小，比如使其在其中一个维度上小于的布罗意波的大小，使量子限制效应明显的表现出来。

J. 研究半导体的禁带宽度的有什么意义

禁带宽度(Band gap)是指一个能带宽度(单位是电子伏特(ev))，固体中电子的能量是不可以连续版取值权的，而是一些不连续的能带，要导电就要有自由电子存在，自由电子存在的能带称为导带（能导电），被束缚的电子要成为自由电子，就必须获得足够能量从而跃迁到导带，这个能量的最小值就是禁带宽度
禁带宽度是半导体的一个重要特征参量，其大小主要决定于半导体的能带结构，即与晶体结构和原子的结合性质等有关。
简而言之，禁带宽度的大小实际上是反映了价电子被束缚强弱程度的一个物理量，也就是产生本征激发所需要的最小能量。