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❒ 能隙愈大，發光的能量愈大(波長愈短，例如：藍光)
如＜圖一(a)＞所示，氮化鎵的價電帶與導電帶之間的距離較大，代表「能隙較大」，電子由價電帶跳躍到導電帶所需要外加的能量較大，電子由導電帶落回價電帶所釋放出來的光能量也較大(波長較短，例如：藍光)。如＜圖一(b)＞所示，氮化鎵大樓的頂樓較高(100樓)，某甲升高到頂樓(100樓)所需要的能量較大(電梯較耗電)，而某甲由頂樓(100樓)落回一樓時所釋放出來的能量也較大(受傷較嚴重)。

圖一　半導體的能隙愈大，發光的能量愈大。 

❒ 能隙愈小，發光的能量愈小(波長愈長，例如：紅光)
如＜圖二(a)＞所示，砷化鎵的價電帶與導電帶之間的距離較小，代表「能隙較小」，電子由價電帶跳躍到導電帶所需要外加的能量較小，而電子由導電帶落回價電帶所釋放出來的光能量也較小(波長較長，例如：紅光)。如＜圖二(b)＞所示，砷化鎵大樓的頂樓較低(50樓)，某甲升高到頂樓(50樓)所需要的能量較小(電梯較省電)，而某甲由頂樓(50樓)落回一樓時所釋放出來的能量也較小(受傷較輕微)。

圖二　半導體的能隙愈小，發光的能量愈小。 

❒ 要以能量大的光(波長較短)，去激發能量小的光(波長較長)
由於半導體的價電帶與導電帶之間的區域電子無法存在，故外加的能量(光能或電能)必須足夠大，使電子由價電帶「直接跳躍」到導電帶以上，也就是說，外加的能量(光能或電能)必須「大於或等於」釋放出來的能量(光能或熱能)，才能使電子「直接跳躍」到導電帶以上。如果外加的能量是光能，釋放出來的能量也是光能，則外加的光能必須「大於或等於」釋放出來的光能，大家別忘記，光的能量愈大則波長愈短(例如：藍光)，而光的能量愈小則波長愈長(例如：紅光)，因此，要以能量大的光(波長較短，例如：藍光)照射到半導體，才能使半導體釋放發出能量小的光(波長較長，例如：紅光)。

➤ 氮化鎵(能隙=100樓)：只能發出「藍光」，則我們必須用什麼能量(光能)去照射它才可以使它發出藍光？
氮化鎵(能隙=100樓)只能發出「藍光」，當我們用「藍光」去照射氮化鎵，則電子由1樓跳躍到100樓，再由100樓落回到1樓，發出「藍光」，如＜圖三(a)＞所示；當我們用「綠光」去照射氮化鎵，則電子無法跳躍(綠光能量小於藍光)，因此「不發光」，如＜圖三(b)＞所示；當我們用「紅光」去照射氮化鎵，則電子無法跳躍(紅光能量小於藍光)，因此「不發光」，如＜圖三(c)＞所示。

圖三　氮化鎵固體(能隙=100樓)，要以能量大的光，去激發能量小的光。 

➤ 磷化鋁(能隙=75樓)：只能發出「綠光」，則我們必須用什麼能量(光能)去照射它才可以使它發出綠光？
磷化鋁(能隙=75樓)只能發出「綠光」，當我們用「藍光」去照射磷化鋁，則電子由1樓跳躍到100樓，由於外加的能量比能隙大，因此電子會先降到75樓，再由75樓落回到1樓，發出「綠光」，如＜圖四(a)＞所示；當我們用「綠光」去照射磷化鋁，則電子由1樓跳躍到75樓，再由75樓落回到1樓，發出「綠光」，如＜圖四(b)＞所示；當我們用「紅光」去照射磷化鋁，則電子無法跳躍(紅光能量小於綠光)，因此「不發光」，如＜圖四(c)＞所示。知識力www.ansforce.com。

圖四　磷化鋁固體(能隙=75樓)，要以能量大的光，去激發能量小的光。 

➤ 砷化鎵(能隙=50樓)：只能發出「紅光」，則我們必須用什麼能量(光能)去照射它才可以使它發出紅光？
砷化鎵(能隙=50樓)只能發出「紅光」，當我們用「藍光」去照射砷化鎵，則電子由1樓跳躍到100樓，由於外加的能量比能隙大，因此電子會先降到50樓，再由50樓落回到1樓，發出「紅光」，如＜圖五(a)＞所示；當我們用「綠光」去照射砷化鎵，則電子由1樓跳躍到75樓，由於外加的能量比能隙大，因此電子會先降到50樓，再由50樓落回到1樓，發出「紅光」，如＜圖五(b)＞所示；當我們用「紅光」去照射砷化鎵，則電子由1樓跳躍到50樓，再由50樓落回到1樓，發出「紅光」，如＜圖五(c)＞所示。

圖五　砷化鎵固體(能隙=50樓)，要以能量大的光，去激發能量小的光。 

❒ 半導體發光的顏色由能隙大小決定
當我們選擇了某一種半導體，則它的能隙大小就決定了，發光的顏色也決定了，例如：砷化鎵(GaAs)發出紅光、磷化鋁(AlP)發出綠光、氮化鎵(GaN)發出藍光，當外加的能量「小於」能隙的大小，它就不發光；當外加的能量「等於」能隙的大小，它就會發出能隙大小的光；當外加的能量「大於」能隙的大小，它也只會發出能隙大小的光而已。知識力www.ansforce.com。
要使固體發光，通常只能使用半導體材料，例如：砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)等，可以用來製作發光二極體(LED)、雷射二極體(LD)等光電元件，應用在光顯示產業或光通訊產業上。

❒ 矽是不是有機會發光？
值得注意的是，只要是半導體材料就具有能帶，因此一定可以發光，但是矽的發光效率很差，通常只會發熱(積體電路運算時會發熱，原因將在後面說明)，所以我們通常不使用矽晶圓來製作發光元件，而是用來製作積體電路(IC)，但是矽晶圓的價格比砷化鎵晶圓便宜許多，而且製程也簡單許多，如果可以提高矽的發光效率，用來取代砷化鎵製作發光元件，不但可以降低光電元件的價格，而且可以更容易地將「光電元件」與「積體電路(IC)」整合在同一個晶片上，因此目前有許多學術研究的題目是要提高矽的發光效率，例如：使用奈米科技的製程技術，製作「多孔矽(Porous silicon)」或「矽量子點(Silicon quantum dots)」，但是目前這一類的元件由於成本較高，而且發光效率增加有限，所以仍然難以商品。

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