Строение кристаллов полупроводников значительно влияет на их электро- и оптические свойства благодаря нескольким ключевым факторам:

Кристаллическая решётка и симметрия:
Полупроводники имеют упорядоченное кристаллическое строение, которое формируется из атомов, связанных ковалентными связями. Геометрия и симметрия этой решётки определяют энергетические уровни и зоны в полупроводниках. Например, в кремнии (Si) и германии (Ge) за счет их кристаллической структуры образуются зоны проводимости и валентная зона, что влияет на возможность электронного перехода между ними.

Энергетические зоны:
В полупроводниках существуют разрешённые и запрещённые зоны (зона проводимости и валентная зона). Ширина запрещенной зоны (band gap) определяет, насколько полупроводник будет проводить электрический ток при нагреве или при воздействии света. Разные материалы с различной шириной запрещенной зоны могут по-разному реагировать на освещение и менять свою проводимость.

Дефекты кристаллической решётки:
Наличие различных дефектов в кристаллической решётке (например, вакансий, межузловых атомов) может значительно изменить проводимость полупроводника, а также его оптические свойства. Эти дефекты могут создавать дополнительные уровни энергии внутри запрещенной зоны, что может привести к рекомбинации электронов и дырок, влияя на эффективность излучения и поглощения света.

Типы полупроводников:
Полупроводники могут быть n-типа (с избытком электронов) и p-типа (с избытком дырок). Структура и типы примесей, добавленных в полупроводник, влияют на его электронные и оптические свойства. Например, в p-n переходах (таких как в светодиодах) распределение зарядов и создание электрического поля влияет на светоизлучение и проводимость.

Оптические свойства:
Структура кристаллов также определяет, как полупроводники взаимодействуют с электромагнитным излучением. В зависимости от ширины запрещенной зоны и разрешенной длины волн, полупроводники могут поглощать и излучать свет в разных диапазонах спектра. Например, полупроводники с узкой запрещенной зоной (такие как CdS) могут быть использованы в фотодетекторах и солнечных элементах, поскольку способны эффективно поглощать солнечное излучение.

В целом, строение кристаллов полупроводников оказывает существенное влияние на их электро- и оптические свойства, определяя их использование в различных электронных и фотонных устройствах.