Båndgab

Båndgab, også kalt båndgapet, er den minste energiforskjellen mellom valensbåndet og ledningsbåndet i et fast stoff. Størrelsen på båndgabet avgjør om materialet opptrer som en conductor, en halvleder eller en isolator, og påvirker både elektronisk ledningsevne og optiske egenskaper.

Det finnes to hovedtyper båndgab: direkte og indirekte. I et direkte båndgab kan et elektron bevege seg mellom valens- og ledningsbåndet uten endring i moment, noe som gjør materialet effektivt til lysutslipp. I et indirekte båndgab kreves et tilleggsmoment fra fononer, noe som gjør radiativ emisjon mindre effektiv. Eksempler: GaAs har direkte båndgab på ca. 1,42 eV; Silisium har indirekte båndgab på ca. 1,12 eV ved romtemperatur. Diamond har et bredt båndgab på omtrent 5,5 eV.

Båndgabet påvirkes av temperatur og trykk. Generelt blir båndgabet mindre ved økende temperatur, og endringer i trykk kan enten øke eller redusere gapet avhengig av materialet. Doping kan introdusere nivåer innenfor gapet og påvirke optiske egenskaper, blant annet gjennom effekter som Burstein-Moss ved høy dopering.

Målemetoder for båndgabet inkluderer optisk absorpsjon, fotoluminescens og elektronisk tunneling spektroskopi. Båndgabet er sentralt for teknologier som solceller, LED-er, lasere og andre elektronikk- og fotonikkapplikasjoner, og brukes til å velge materialer til ulike formål.

---