半導体の遷移は，直接遷移と間接遷移の二つがあります．本記事では直接遷移と間接遷移について説明します．
直接遷移と間接遷移
直接遷移では，波数 (運動量)が変化せずに電子が遷移します．間接遷移では，電子が遷移する際に波数が変化します．直接遷移か間接遷移かは，半導体の材料によって変わります．
まず，光の吸収と放出で遷移について説明した後，直接遷移と間接遷移についてそれぞれ説明していきます．
光の吸収と放出
図１で，光の吸収と放出について説明します．
電子は熱や光のエネルギーを吸収して，価電子帯から，よりエネルギーの高い伝導帯に励起します (励起：よりエネルギーの高い状態へ移ること)．
励起された電子は，価電子帯の正孔と再結合してエネルギーを放出します．再結合は確率的に起こるため，すべての電子が一定時間後に戻るわけではありません．光として放出される場合，その波長は主に遷移前後のエネルギー差で決まります．
直接遷移
図２に直接遷移の様子を示します．縦軸はエネルギー，横軸は波数です．
図からわかるように，直接遷移では価電子帯と伝導帯の間で電子が遷移する際，波数が変わりません．直接遷移では電子が遷移する際に，波数が変わらないため発光効率が良く，LED (Light Emitting Diode)やLD (Laser Diode: 半導体レーザ)に用いられます．
直接遷移する半導体は直接遷移型半導体といいます．直接遷移型半導体としてはGaN，GaAs，InP，InAsがあります．
間接遷移
図３に間接遷移の様子を示します．同じく縦軸はエネルギー，横軸は波数です．
間接遷移型半導体では，価電子帯の上端と伝導帯の下端の波数が異なります．バンド端付近で光を吸収・放出するには，フォノン (格子振動の量子)との運動量のやり取りも必要です．このため，一般に直接遷移型より発光しにくくなります．ただし，不純物を利用したGaPのLEDなどの例外があり，LEDに全く使われないわけではありません．
間接遷移する半導体は間接遷移型半導体といいます．間接遷移型半導体としてはSi，Geなどがあります．
まとめ
- 直接遷移：電子の波数 (運動量)が変化しない遷移
- 間接遷移：電子の波数が変化する遷移