申論題

矽（Si）和砷化鎵（GaAs）在其能帶結構上有明顯的差異，這影響了它們在電子和光學應用中的性能：

矽（Si）：

矽是一種間接能隙半導體。
在間接能隙半導體中，導帶的最低能量點和價帶的最高能量點在k空間（動量空間）中的位置不一致。這意味著電子從價帶跳躍到導帶不僅需要能量的改變，還需要動量的轉移。因此，這種躍遷通常需要借助晶格振動（如聲子）來完成。
砷化鎵（GaAs）：

砷化鎵是一種直接能隙半導體。
在直接能隙半導體中，導帶的最低點和價帶的最高點在k空間中的位置相同。這意味著電子可以直接從價帶跳躍到導帶，而無需額外的動量轉移。直接能隙半導體通常對光輻射更為敏感，適合用於光電子學應用，如發光二極體（LEDs）和激光器。
矽的間接能隙特性使其在發光效率方面不如直接能隙半導體，這就是為什麼矽不常用於光學應用，如發光二極體或激光器。相反，砷化鎵由於其直接能隙特性，在這些應用中表現出色。