Bandgapteknik

Bandgapteknik är ett område inom halvledarvetenskap som syftar till att kontrollera energibandets storlek och egenskaper i ett material. Genom att anpassa bandgapet kan man styra vilka fotoner som absorberas eller emitteras samt hur elektroner rör sig. Tekniken är central för optoelektronik, elektronik och energihantering.

Principer: Bandgapet beror på materialets kemi och kristallstruktur. Legeringar som AlGaAs eller InGaN gör att bandgapet kan varieras. Kvantkonfinement i kvantbrunnar och nanostrukturer ändrar effektiva bandgapet genom dimensioner och materialval. Strain engineering utnyttjar spänning mellan lager med olika latticekonstanter för att flytta bandkanter. Heterostrukturer ger kontrollerade bandoffsets för optisk absorption och elektronisk transport.

Tillväxttekniker: MBE, MOVPE och CVD används för att skapa högkvalitativa lager och gränsytor. Vanliga materialsystem inkluderar III–V och kiselbaserade strukturer samt växande perovskiter. Modellering av bowing och bandoffsets är viktig för att förutsäga prestanda hos nya strukturer.

Användningsområden: bandgapteknik är central för LED- och lasersystem, multijunctionsolceller, fotodetektorer och högfrekventa transistorer. Den möjliggör anpassning av emissionens energi och effektivitet samt energiomvandling i sensorer och kommunikationsteknik.

Historiskt har bandgapteknik utvecklats sedan 1960‑70-talen och har vuxit med nya material och nanostrukturer. Konceptet har varit viktigt för modern optoelektronik och fotonik och har påverkat utvecklingen av många elektroniska och fotoniska enheter.