带隙工程

每种半导体都有一道能隙——一级禁区台阶，电子必须跃过它才能变得自由。这级台阶的高度决定了材料吸收或发出什么颜色的光，也决定了它如何导电。带隙工程，就是有意去挑选或调校这级台阶的手艺，好比面包师调整配方，以得到他想要的那种口感。

在实践中，调节带隙的办法是混合元素，或叠放超薄的层。比如把砷化镓与铝混合，随着铝越加越多，带隙便平滑地变宽；选定配比，就把带隙设到目标值。把不同材料叠成纳米厚的层，则能搭出能量的“地形”——一个个势阱和势垒——把电子导向、把光困在你想要的地方。

带隙工程之所以重要，是因为它让一个器件能精确地胜任特定工作：一台调到光纤传输最佳波长的激光器、一块叠起来以收获多种色光的太阳能电池、一只设定为某一色调的发光二极管。诚实的提醒是：你并非完全自由——所混合的材料，其晶格间距必须彼此十分接近，否则应变和缺陷便会悄悄潜入，把器件毁掉。