能隙工程

每種半導體都有一道能隙——一級禁區台階，電子必須躍過它才能變得自由。這級台階的高度決定了材料吸收或發出什麼顏色的光，也決定了它如何導電。能隙工程，就是有意去挑選或調校這級台階的手藝，好比麵包師調整配方，以得到他想要的那種口感。

在實踐中，調節能隙的辦法是混合元素，或疊放超薄的層。比如把砷化鎵與鋁混合，隨著鋁越加越多，能隙便平滑地變寬；選定配比，就把能隙設到目標值。把不同材料疊成納米厚的層，則能搭出能量的「地形」——一個個勢阱和勢壘——把電子導向、把光困在你想要的地方。

能隙工程之所以重要，是因為它讓一個器件能精確地勝任特定工作：一台調到光纖傳輸最佳波長的雷射器、一塊疊起來以收獲多種色光的太陽能電池、一只設定為某一色調的發光二極體。誠實的提醒是：你並非完全自由——所混合的材料，其晶格間距必須彼此十分接近，否則應變和缺陷便會悄悄潛入，把器件毀掉。