窄带隙半导体

窄带隙半导体是指带隙小于0.5 eV，或红外吸收截止波长超过2.5微米的半导体材料。更广义的定义包括带隙小于硅（1.1 eV）的所有半导体。  现代太赫兹、红外 和热成像 技术均基于此类半导体。

窄带隙材料应用于红外探测器和红外领域，以实现卫星遥感Lovett, D. R. Semimetals and narrow-bandgap semiconductors; Pion Limited: London, 1977; Chapter 7.、远程通讯的光子集成电路   和无人驾驶车辆的Li-Fi系统   。这种半导体材料也是太赫技术的材料基础，其应用包括探测隐藏武器的安全监视系统"Space in Images – 2002 – 06 – Meeting the team" . Space camera blazes new terahertz trails . timeshighereducation.co.uk. 14 February 2003. Winner of the 2003/04 Research Councils' Business Plan Competition – 24 February 2004. epsrc.ac.uk. 27 February 2004、太赫兹断层扫描的安全医疗和工业成像系统  Daniel M. Mittleman, Stefan Hunsche, Luc Boivin, & Martin C. Nuss. (2001). T-ray tomography. Optics Letters, 22(12) Katayama, I., Akai, R., Bito, M., Shimosato, H., Miyamoto, K., Ito, H., & Ashida, M. (2010). Ultrabroadband terahertz generation using 4-N,N-dimethylamino-4′-N′-methyl-stilbazolium tosylate single crystals. Applied Physics Letters, 97(2), 021105. doi: 10.1063/1.3463452，以及介电尾场加速器  。 此外，嵌入窄带隙半导体的 发电可讲传统太阳能发电系统中浪费的部分能量转化为可用电能，该部分能量占据了太阳光谱的49%左右 。 航天和深海应用，以及真空物理装置中，常使用窄带隙半导体来实现超低温冷却。 

在尖端研发中，窄带隙半导体被制成纳米材料，其强烈的电子空穴耦合会与增加的量子限制效应相互作用，这给描述和设计带来了特殊的挑战。麻省理工学院的提出的“兰克斯模型”扩展了k·p 方法来解决电子能带边缘的非抛物线性问题，但又缺乏精确性。 使用超级计算机利用密度泛函理论进行第一性原理计算，虽然可以得到更精确的能带曲率，但其对算力和算时的要求都太大。 唐爽和崔瑟豪斯夫人提出的“唐-崔瑟豪斯理论”  引入了一种低维多带迭代法，以渐进式方法解决了这个问题，并得到了通用汽车的数据支持。 

 窄带隙半导体列表 
{| class="wikitable"
|-
!材料
!化学式
!族
!能隙 (300 K)
|-
| 
| Hg1−xCdxTe
| II-VI
| 0 to 1.5 eV
|-
| 
| Hg1−xZnxTe
| II-VI
| 0.15 to 2.25 eV
|-
| 硒化铅
| PbSe
| IV-VI
| 0.27 eV
|-
| 硫化铅
| PbS
| IV-VI
| 0.37 eV
|-
| 碲化铅
| PbTe
| IV-VI
| 0.32 eV
|-
| 砷化铟
| InAs
| III-V
| 0.354 eV
|-
| 锑化铟
| InSb
| III-V
| 0.17 eV
|-
|銻化鎵
| GaSb
| III-V
| 0.67 eV
|-
| 砷化鎘
| Cd3As2
| II-V
| 0.5 to 0.6 eV
|-
| 碲化鉍
| Bi2Te3
|
| 0.21 eV
|-
| 碲化亚锡
| SnTe
| IV-VI 
| 0.18 eV
|-
| 硒化亚锡
| SnSe
| IV-VI
| 0.9 eV
|-
| 硒化银
| Ag2Se
| 
| 0.07 eV
|-
|矽化鎂
|Mg2Si
|II-IV
|0.79 eV
|}

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 宽带隙半导体

 参考 

 多恩豪斯，R.，尼姆茨，G.，施利希特，B.（1983）。窄带隙半导体。施普林格现代物理学小册子98 , （打印） （在线）

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