간접 천이형 반도체의 뜻

정답: C. 간접 천이형 반도체여서, 발광 재결합에 포논의 관여가 필요하므로 발광 효율이 낮기 때문

실리콘은 간접 천이형 반도체로, 전도대의 바닥과 가전자대의 꼭대기가 서로 다른 결정 운동량의 위치에 있습니다. 전자와 정공이 빛을 내며 재결합하려면 운동량 차이를 보충하는 포논이 동시에 관여해야 하므로 발광 재결합의 확률이 매우 낮고, 대부분은 결함 준위를 거친 비발광 재결합으로 열이 됩니다. GaAs나 InGaN 같은 직접 천이형에서는 효율적으로 발광하므로 LED나 레이저에 사용됩니다. 직접 천이형이라는 것은 오히려 발광에 유리한 성질입니다. 약 3.4 eV는 실리콘이 아니라 GaN의 밴드 갭이며, 실리콘은 약 1.12 eV이므로 발광하더라도 파장 약 1.1 µm의 적외선이 됩니다.

정답: B. 가시광의 흡수 계수가 결정보다 커서 1 µm 이하의 막으로 흡수할 수 있지만, 전자의 이동도는 2~3자릿수 작다

결정 실리콘은 간접 천이형으로 가시광 중 파장이 긴 빛의 흡수가 약하므로, 태양 전지에는 보통 100 µm 이상 두께의 기판이 사용됩니다. a-Si:H에서는 장거리 주기성이 없어 천이 전후에 운동량을 보존해야 하는 제약이 느슨해지므로, 가시광의 흡수 계수가 결정보다 커지고 두께 1 µm 이하의 막으로 빛을 흡수할 수 있습니다. 한편 흐트러진 망목이 만드는 밴드 끝의 꼬리 준위에서 캐리어가 포획되므로, 전자의 이동도는 약 1~10 cm²/(V·s)로 결정 실리콘의 약 1400 cm²/(V·s)보다 2~3자릿수 작아집니다. 그래서 고속 논리 회로에는 적합하지 않지만, 약 300℃에서 대면적으로 성막할 수 있는 장점을 살려 액정 디스플레이 화소의 TFT나 박막 태양 전지에 사용되어 왔습니다. 밴드 갭 약 1.7 eV로 가시광을 잘 흡수하므로 투명 전극이 되지 않습니다.