نوار ممنوعه
در فیزیک حالت جامد نوار ممنوعه، فاصله نوار، یا شکاف انرژی (به انگلیسی: Band gap) به منطقه‌ای از طیف انرژی در یک جامد گفته می‌شود که در آن منطقه از طیف هیچ حالت الکترونیکی نمی‌تواند وجود داشته باشد. در نمودار ساختار باند الکترونیکی جامدها (نظریه نوارها)، گپ باند به‌طور کلی به تفاوت انرژی (با یکای الکترون‌ولت) در جایی بین «بالای نوار ظرفیت» و «پایین نوار رسانش»؛ در نارساناها و نیمه رساناها، اشاره دارد. (این نوار یا شکاف در رساناها وجود ندارد). به عبارتی دیگر: نوار ممنوعه اختلاف انرژی میان حد پایین نوار رسانش و حد بالای نوار ظرفیت است. این انرژی در حقیقت انرژی لازم برای آزاد کردن یک الکترون است که در خارجی‌ترین لایهٔ الکترونی قرار دارد. واژه‌های هم‌ارز نوار ممنوعه، گپ نواری، شکاف انرژی، شکاف باند و نوار بدون انرژی است.
نوار بدون انرژی الکترونی
در نیمه‌رساناها و نارساناها نوار بدون انرژی شامل سطوح انرژی‌ای است که الکترون‌ها امکان برانگیزش به آن‌ها را ندارند. این نوار در نیمه‌رساناها در مقایسه با نارساناها بسیار کوچک‌تر است. این امر باعث می‌شود که الکترون‌های لایه ظرفیت در نیمه‌رساناها را بتوان به سادگی با اعمال میدان‌های الکتریکی، حرارت یا تابش نور به نوار رسانش برد. این خاصیت باعث می‌شود که کاربردهای متعددی برای نیم رساناها قابل پیش‌بینی باشد.
نوار بدون انرژی در سلول‌های خورشیدی
نوار بدون انرژی در سلول های خورشیدی مشخص می‌کند که چه مقدار از نور خورشید توسط سلول جذب خواهد شد. تبدیل‌کننده لومینسانس خورشیدی از یک ماده لومینسانس برای تغییر انرژی (و در نتیجه فرکانس) فوتون‌ها و نزدیک کردن آن‌ها به فرکانس جذب سلول استفاده می‌کند.
جدول نوار بدون انرژی مواد
| نام ماده | نام ماده به انگلیسی | نشانه | نوار بدون انرژی (eV در ۳۰۰K) | مرجع |
|---|---|---|---|---|
| سیلیسیم | Silicium | Si | ۱٫۱۱ | |
| ژرمانیم | Germanium | Ge | ۰٫۶۷ | |
| سیلیسیم کاربید | Silicon carbide | SiC | ۲٫۸۶ | |
| آلومینیم فسفید | Aluminium arsenide | AlP | ۲٫۴۵ | |
| آلومینیم آرسناید | Aluminium antimonide | AlAs | ۲٫۱۶ | |
| آنتیمونید آلومینیوم | Aluminium nitride | AlSb | ۱٫۶ | |
| آلومینیم نیترید | Aluminium nitride | AlN | ۶٫۳ | |
| الماس | Diamond | C | ۵٫۵ | |
| گالیم(III) فسفید | Gallium(III) phosphide | GaP | ۲٫۲۶ | |
| گالیم(III) آرسناید | Gallium(III) arsenide | GaAs | ۱٫۴۳ | |
| گالیم(III) نیترید | Gallium(III) nitride | GaN | ۳٫۴ | |
| گالیم(III) سولفید | Gallium(II) sulfide | GaS | ۲٬۵ (در K۲۹۵) | |
| گالیم آنتیمونید | Gallium antimonide | GaSb | ۰٫۷ | |
| ایندیم(III) فسفید | Indium(III) phosphide | InP | ۱٫۳۵ | |
| ایندیم(III) آرسناید | Indium(III) arsenide | InAs | ۰٫۳۶ | |
| اکسید زنگ | Zinc oxide | ZnO | ۳٫۳۷ | |
| سولفید زنگ | Zinc sulfide | ZnS | ۳٫۶ | |
| سلنید زنگ | [Zinc selenide | ZnSe | ۲٫۷ | |
| تلورید زنگ | Zinc telluride | ZnTe | ۲٫۲۵ | |
| کادمیم سولفید | Cadmium sulfide | CdS | ۲٫۴۲ | |
| کادمیم سلنید | Cadmium selenide | CdSe | ۱٫۷۳ | |
| تلورید کادمیم | Cadmium telluride | CdTe | ۱٫۴۹ | |
| سولفید سرب (II) | Lead(II) sulfide | PbS | ۰٫۳۷ | |
| سلنید سرب (II) | Lead(II) selenide | PbSe | ۰٫۲۷ | |
| تلورید سرب (II) | Lead(II) telluride | PbTe | ۰٫۲۹ |
نوار بدون انرژی در فوتونیک و فونونیک
در فوتونیک نوار بدون انرژی یا باند توقف مربوط به بازه‌ای از فرکانس‌های فوتونی است که فوتون‌های دارای این فرکانس نمی‌توانند از ماده عبور کنند (با صرف نظر از اثر تونل). این خاصیت در بلورهای فوتونیکی نیز آن‌ها را آبستن کاربردهای بسیار زیادی، از جمله ساخت صفحات بازتابان نور برای برخی طول موج‌های خاص، موجبرهای نانومتری و … کرده‌است. در فونونیک نیز نوار بدون انرژی مفهوم مشابهی برای کریستال‌های فونونی دارد.
جستارهای وابسته
پانویس
- ↑ Streetman, Ben G. (2000), Solid State electronic Devices (به انگلیسی), Sanjay Banerjee (5th edition ed.), نیوجرسی: Prentice Hall, p. 524
- ↑ Madelung, Otfried (1996), Semiconductors - Basic Data (به انگلیسی) (2nd rev. ed. ed.), Berlin Heidelberg New York: اشپرینگر ساینس+بیزینس مدیا
منابع
- بلورهای فوتونیکی، سینا خراسانی، انتشارات دانشگاه شریف
- ویکی‌پدیای انگلیسی:Band gap