半導体が反転分布の状態にある場合、伝導体にある電子が価電子帯へ遷移し、正孔と結合する。このとき、禁則帯幅に相当するエネルギーを持つ光子を自然放出する。この過程を発光再結合という。
この自然放出が効率よく生じるためには、遷移前後の電子の運動量が保存される必要がある。これを直接遷移という。化合物半導体では、直接遷移型が多い。禁制帯幅は、化合物の成分比を調整することで変化させることが可能である。
電子の運動量が保存されない間接遷移では、遷移する時に格子振動へ使われてしまい、ほとんど発光はおきない。集積回路で用いられるシリコン(Si)は間接遷移するものである。

Reference

イラスト・図解 光ファイバー通信のしくみがわかる本, 山下 真司, 株式会社技術評論社, pp.152-153, 2002.

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