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 ویرایش

رابطهٔ رسانایی، نارسانایی و نیمه‌رسانایی با ضخامت نوار ممنوعه

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 ویرایش

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	^[۱]
ژرمانیم	Germanium	Ge	۰٫۶۷	^[۱]
سیلیسیم کاربید	Silicon carbide	SiC	۲٫۸۶	^[۱]
آلومینیم فسفید	Aluminium arsenide	AlP	۲٫۴۵	^[۱]
آلومینیم آرسناید	Aluminium antimonide	AlAs	۲٫۱۶	^[۱]
آنتیمونید آلومینیوم	Aluminium nitride	AlSb	۱٫۶	^[۱]
آلومینیم نیترید	Aluminium nitride	AlN	۶٫۳
الماس	Diamond	C	۵٫۵
گالیم(III) فسفید	Gallium(III) phosphide	GaP	۲٫۲۶	^[۱]
گالیم(III) آرسناید	Gallium(III) arsenide	GaAs	۱٫۴۳	^[۱]
گالیم(III) نیترید	Gallium(III) nitride	GaN	۳٫۴	^[۱]
گالیم(III) سولفید	Gallium(II) sulfide	GaS	۲٬۵ (در K۲۹۵)
گالیم آنتیمونید	Gallium antimonide	GaSb	۰٫۷	^[۱]
ایندیم(III) فسفید	Indium(III) phosphide	InP	۱٫۳۵	^[۱]
ایندیم(III) آرسناید	Indium(III) arsenide	InAs	۰٫۳۶	^[۱]
اکسید زنگ	Zinc oxide	ZnO	۳٫۳۷
سولفید زنگ	Zinc sulfide	ZnS	۳٫۶	^[۱]
سلنید زنگ	[Zinc selenide	ZnSe	۲٫۷	^[۱]
تلورید زنگ	Zinc telluride	ZnTe	۲٫۲۵	^[۱]
کادمیم سولفید	Cadmium sulfide	CdS	۲٫۴۲	^[۱]
کادمیم سلنید	Cadmium selenide	CdSe	۱٫۷۳	^[۱]
تلورید کادمیم	Cadmium telluride	CdTe	۱٫۴۹	^[۲]
سولفید سرب (II)	Lead(II) sulfide	PbS	۰٫۳۷	^[۱]
سلنید سرب (II)	Lead(II) selenide	PbSe	۰٫۲۷	^[۱]
تلورید سرب (II)	Lead(II) telluride	PbTe	۰٫۲۹	^[۱]

نوار بدون انرژی در فوتونیک و فونونیک ویرایش

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 ویرایش

پانویس ویرایش

↑ ^۱٫۰۰ ^۱٫۰۱ ^۱٫۰۲ ^۱٫۰۳ ^۱٫۰۴ ^۱٫۰۵ ^۱٫۰۶ ^۱٫۰۷ ^۱٫۰۸ ^۱٫۰۹ ^۱٫۱۰ ^۱٫۱۱ ^۱٫۱۲ ^۱٫۱۳ ^۱٫۱۴ ^۱٫۱۵ ^۱٫۱۶ ^۱٫۱۷ ^۱٫۱۸ ^۱٫۱۹ Streetman, ‎Ben G. (2000), Solid State electronic Devices (به انگلیسی), Sanjay Banerjee (5th edition ed.), نیوجرسی: Prentice Hall, p. 524 {{citation}}: |edition= has extra text (help)نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
↑ Madelung, ‎Otfried (1996), Semiconductors - Basic Data (به انگلیسی) (2nd rev. ed. ed.), Berlin Heidelberg New York: اشپرینگر ساینس+بیزینس مدیا {{citation}}: |edition= has extra text (help)نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)

منابع ویرایش

بلورهای فوتونیکی، سینا خراسانی، انتشارات دانشگاه شریف
ویکی‌پدیای انگلیسی:Band gap

[Streetman-1] ۱٫۰۰ ^۱٫۰۱ ^۱٫۰۲ ^۱٫۰۳ ^۱٫۰۴ ^۱٫۰۵ ^۱٫۰۶ ^۱٫۰۷ ^۱٫۰۸ ^۱٫۰۹ ^۱٫۱۰ ^۱٫۱۱ ^۱٫۱۲ ^۱٫۱۳ ^۱٫۱۴ ^۱٫۱۵ ^۱٫۱۶ ^۱٫۱۷ ^۱٫۱۸ ^۱٫۱۹ Streetman, ‎Ben G. (2000), Solid State electronic Devices (به انگلیسی), Sanjay Banerjee (5th edition ed.), نیوجرسی: Prentice Hall, p. 524 {{citation}}: |edition= has extra text (help)نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)

[Madelung-2] Madelung, ‎Otfried (1996), Semiconductors - Basic Data (به انگلیسی) (2nd rev. ed. ed.), Berlin Heidelberg New York: اشپرینگر ساینس+بیزینس مدیا {{citation}}: |edition= has extra text (help)نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)

[۱]

[۲]