温度が下がるとバンドギャップが開く

質問

温度が下がるとバンドギャップが開く
という記述を見かけたのですが、なぜそうなるのかイメージがつかめません。
解説お願いします。

回答No.3

leo-ultra

> 温度が下がるとバンドギャップが開く

これは通常の半導体の話ですよね？
超伝導体で超伝導Gapが開くとか、パイエルス伝導体でGapが開く等の
話じゃないですよね？

半導体の話ならば、
＃１さま、＃２さまが否定的な見解を示されておりますが、
実験事実として、半導体のバンドギャップは温度の関数として変化します。

光吸収や発光から求めた半導体のバンドギャップは温度ともに
変化します。

多くの半導体は温度低下でバンドギャップが広がります。
例外もあるようですが。

物理的な説明は、温度が変わると熱膨張効果で格子間隔が変わる。
バンドgapが電子波の格子によるブラッグ反射であったことを思い出せば、
格子間隔が変わればバンドGapも変わりそうです。

はたまた、格子間隔が広がると、バンドの強結合モデルの
トランスファー積分ｔが小さくなり、結果としてばんどGapが広がるとか。

回答No.2

正親町（@Ohgimachi）

狭義の物理学的な意味でのバンドギャップは
物質に固有の値であって、温度では変化しません。

おそらく
・半導体ダイオードのフォワード電圧(Vf)は温度が低下すると大きくなる
・太陽電池の発電効率は温度が低下すると上昇する
などの物理現象から、

見かけ上のバンドキャップ、
すなわち電荷の移動に要求されるエネルギーとか、
エネルギー変換により発生する電圧などが
「負の温度係数」
を持つことをイメージしているのだと思います。

回答No.1

delli7

というより、絶対0度のバンドギャップが本当のバンドギャップで、
温度が上がると電子の運動エネルギー分だけ実効バンドギャップが減り、
ある温度以上ではバンドギャップを飛び越えてしまうので実効バンドギャップがゼロ
という事をその記述は言ってるのでは？
その記述が適切な表現かどうかは別として、、、