SEMICON Japan 2026(12/9〜11)にあわせて、出展企業さまの広告掲載のご相談を受け付けています。SEMICON Japan 2026 広告募集詳しく見る

最終更新 2026-10-28

直接遷移・間接遷移とは(直接遷移型半導体)

Direct and Indirect Band Gap

直接遷移と間接遷移とは、伝導帯の底と価電子帯の頂上が運動量の同じ位置にあるかどうかで分かれる、電子のバンド間の移り方の違いです。直接遷移型のGaAsやGaNは効率よく光るためLEDやレーザーに使われ、間接遷移型のシリコンは格子振動の助けが要るため、ほとんど光りません。

目次7項目
  1. 定義・解説
  2. 図解
  3. よくある質問
  4. 設備の製造メーカー
  5. 関連用語
  6. 比較・違いを学ぶ
  7. 出典・参考資料

定義・解説

直接遷移・間接遷移とは、半導体の伝導帯の底と価電子帯の頂上の位置関係によって、電子がバンドの間を移るとき(光を出したり吸収したりするとき)の起こり方が2種類に分かれることを表す言葉です。伝導帯の底と価電子帯の頂上が、運動量(波数)の同じ位置にある半導体を直接遷移型、ずれた位置にある半導体を間接遷移型と呼びます。

直接遷移型では、電子は運動量を変えずに上下に移れるため、伝導帯の電子が価電子帯の正孔と再結合するとき、効率よく光を出します。GaAs、InP、GaN、InGaNなどがこの型で、LEDや半導体レーザーの材料になります。間接遷移型では、電子が移るときに運動量の差を格子振動(フォノン)とやり取りする必要があり、光を出す確率がはるかに小さくなります。シリコン、ゲルマニウム、SiCがこの型です。

シリコンが発光デバイスに向かないのは、この間接遷移の性質のためです。光を吸収する側でも違いがあり、直接遷移型はバンドギャップより少し大きいエネルギーの光を急に強く吸収するのに対し、間接遷移型は吸収が緩やかで、光を十分に吸収するには厚さが必要になります。シリコンの太陽電池が厚いウェハを使い、GaAsの太陽電池が薄い膜で済むのはこのためです。

図解

直接遷移型と間接遷移型の半導体を、バンドの位置・発光・光吸収・代表的な材料で比較した表

図をタップで2倍に拡大

LEDやレーザーには直接遷移型の材料が使われる。

よくある質問(FAQ)

直接遷移型と間接遷移型の代表的な半導体は?
直接遷移型はGaAs、InP、GaN、InGaN、ZnOなどで、LEDや半導体レーザーに使われます。間接遷移型はシリコン、ゲルマニウム、SiC、GaPなどです。同じ材料でも、組成や結晶のひずみ、層の厚さによって遷移の型が変わることがあります。
シリコンはなぜ光らないのですか?
シリコンは間接遷移型で、伝導帯の底と価電子帯の頂上の運動量がずれているため、電子と正孔が再結合して光を出すには、格子振動(フォノン)との運動量のやり取りが同時に必要になるからです。その確率は低く、エネルギーの大部分は熱として失われます。

設備の製造メーカー

関連する装置カテゴリ

同じトピックの用語

ディスクリート・光半導体 のトピックで関連する用語です。

同じトピックの企業

ローム(ROHM)日本東芝日本浜松ホトニクス日本ams OSRAMオーストリア三菱電機(半導体)日本

比較・違いを学ぶ

出典・参考資料

  1. HyperPhysics(ジョージア州立大学)「Semiconductor Band Gaps」(2026/10/28 確認)