Bandkloofafstanden

Bandkloofafstanden is een term uit de solid-state physics die verwijst naar de bandkloof of bandgap van een kristallijn materiaal. Dit is de minimum energische afstand die nodig is om een elektron van de valentieband naar de conDEPloorband te brengen. De bandkloofafstand wordt meestal uitgedrukt in elektronvolt (eV) en hangt af van de materiaalsamenstelling en de kristalstructuur. In sommige gevallen kan de bandkloofafstand variëren afhankelijk van de richting in de reciproke ruimte, wat verschil uitmaakt tussen een directe en een indirecte bandkloof.

Directe en indirecte bandkloofafstanden vormen een belangrijk onderscheid. Bij een directe bandkloof bevinden de extremen van de valentie- en conDEPloorband zich bij hetzelfde kristalmomentum, wat optische absorptie en emissie sterk bevordert. Bij een indirecte bandkloof bevindt het minimum van de conDEPloorband zich op een ander momentum dan de valentieband, waardoor optische processen minder efficiënt zijn en meestal phononen nodig zijn voor momentum-compatibiliteit. Dit heeft invloed op toepassingen zoals LED-technologie en zonnespektrum-absorptie.

Typische waarden vallen in drie brede categorieën: brede bandkloofafstanden (> ~3 eV, vaak vaste-geleiders), midden- tot smalle bandkloofafstanden (~1–2 eV, veel gebruikte halfgeleiders) en zeer smalle of nul bandkloofafstand voor metalen. Temperatuur en druk kunnen de bandkloofafstand iets wijzigen. Praktisch zijn bandkloofafstanden cruciaal voor elektronische en opto-elektronische apparaten, waaronder zonnecellen, fotodetectoren en lichtemissieapparatuur. Voorbeelden: silicium (~1.12 eV), GaAs (~1.43 eV, direct), GaN (~3.4 eV).