为什么说直接带隙半导体更适用于做光电器件？

首先我们要区分什么是直接带隙半导体，什么是间接带隙半导体。

直接带隙半导体的意思就是在能量-波矢（波矢是，2Π/波长，这个概念来源于量子力学）的图，也就是能带图里头，导带底和能带顶对应的是同一个波矢。那么间接带隙半导体也就很好理解了。这两者他不是一个位置。

我建议你把这个能带图画一下。但是须知，一定是能量vs波矢的图，而不是能量vs距离向量的图。如果是后者那他肯定是两道平的线。你看那个图肯定是看不出直接带隙vs间接带隙这个问题的。

那么问题就在这。如果，他的导带顶和价带底对应的是同一个k（波矢），那么，我们只需要在竖直方向提供相当于能带宽度（Eg，Ec-Ev，也就是此点位导带能量减去价带能量的数值就可以）。就是这个Eg，完事儿。这说明什么呢？你给他多少注入能量，他输出的就是多少能量（理论上的极限，当然实际情况我们肯定会遇到这样那样的麻烦，比如你永远不可能得到一块没有杂质的半导体）。

如果，它对应的不是一个k，那么我们在这个基础上，还需要在水平方向给他施加一些能量。那么一旦出现这个情况，它对应的波矢k肯定会发生变化。也就是说，在这个情况里系统的动量（用电子的有效质量，注意这是一个张量和晶体结构和受力都有关系。不过这个电子如果在静止状态你可以把有效质量当成一个常数去处理）肯定是不守恒的。

那么我们就要问，这个多出来的动量到哪里去了？答：按照声子的形式输出了。声子在固体物理以及微电子学里是用来描述晶格振动的。那么我们也就知道，在这个情况下，你给出的能量，只有一部分是被转换走了，很大一部分他就按照声子的形式给跑掉了。

（补充几句，跟本题无关。从统计物理的角度来看，电子属于费米子。但声子和光子，属于玻色子。他们的统计物理性质是不同的。半导体物理中到处都是近似。比如关于本征能级，费米能级，Ec,Ev的那个公式你需要把这个系统，当成一个麦克斯韦分布，也就是气体粒子的情况去处理。但我们知道这个完全就是另外一回事儿了，也就是说其实那个关系很简洁漂亮，但是也是一个近似的结果）。

所以你在设计光电子器件的时候，只要用了间接带隙半导体材料，那么你就事先输了半分。在LED里这个问题体现非常明显。甚至在制造太阳能电池的过程中，能量转化率，直接带隙的半导体材料就是要占优势。

但是我们为什么还要继续用间接带隙半导体材料呢？因为，在材料加工方面，有很多这样或者那样的考虑。

这就是后话了。