Bandlücke
Die Bandlücke eines Halbleiters bezeichnet den energetischen Abstand zwischen Valenzband und Leitungsband eines Halbleiters. Sie bestimmt im wesentlichen das optische Absorptionsverhalten eines Halbleiters. Bei Lichteinfall muss die Energie eines Photons größer als die Bandlücke sein, damit es vom Halbleiter durch Erzeugung eines Elektron-Loch-Paares absorbiert werden kann.
Die Krümmung der Energiekurve wird bestimmt durch effektive Masse m*:thumb|right|Bandstrukturen zweier Halbleiter, schematisch. Allgemein als Tensor:
Spezialfall:
Man unterscheidet zwei Fälle von Bandlücken.
Direkte Bandlücke
250px|right|thumb|indirekter und direkter Halbleiter
Das Minimum des Leitungsbandes liegt im E(k)-Diagramm direkt über dem Maximum des Valenzbandes.
Bei einem direkten Übergang von Valenzband zu Leitungsband liegt der kleinste Abstand zwischen den Bändern direkt über dem maximum des Valenzbandes.
Anwendungsbeispiele: Leuchtdiode
Indirekte Bandlücke
Das Minimum ist gegenüber dem Maximum auf der k-Achse verschoben. Bei einem direkten Übergang von Valenzband zu Leitungsband liegt der kleinste Abstand zwischen den Bändern direkt über dem maximum des Valenzbandes. Bei einem indirektem Übergang liegt er versetzt.
Die Absorption eines Photons ist nur bei einer direkten Bandlücke effektiv möglich, bei einer indirekten Bandlücke muss in der Regel ein passendes Phonon beteiligt sein, dieser Prozess ist wesentlich unwahrscheinlicher, das Material zeigt dort eine schwächere Absorption.
Die Bandlückenenergie einiger Materialien bei Raumtemperatur:
| InSb | 0,17 eV |
| InAs | 0,355 eV |
| Ge | 0,67 eV |
| InN | 0,7 eV |
| InGaN | 0,7–3,4 eV |
| GaSb | 0,73 eV |
| Si | 1,12 eV |
| InP | 1,34 eV |
| GaAs | 1,42 eV |
| AlGaAs | 1,42-2,16 eV |
| AlSb | 1,6 eV |
| AlAs | 2,16 eV |
| GaP 3C | 2,26 eV |
| SiC 3C | 2,36 eV |
| SiC 6H | 3,03 eV |
| TiO2 | 3,2 eV |
| SiC 4H | 3,28 eV |
| GaN | 3,37 eV |
| ZnO | 3,4 eV |
| Diamant | 5,46-6,4 eV |
| AlN | 6,2 eV |
Siehe auch: Bänderdiagramm, Leuchtdiode