Leitungsbandkante

Die Leitungsbandkante ist in der Festkörperphysik der tiefste Energiezustand des Leitungsbands eines Kristalls. Sie markiert den Einstieg der Zustände, die von freien Elektronen für die elektrische Leitung genutzt werden können, und liegt in der Regel oberhalb der Valenzbandkante. Der Abstand zwischen Leitungsbandkante und Valenzbandkante entspricht der Bandlücke Eg.

Die Position der Leitungsbandkante hängt von Material, Temperatur, Druck und chemischer Zusammensetzung ab und beeinflusst maßgeblich die elektronischen Eigenschaften eines Festkörpers. In intrinsischen Halbleitern liegt sie oft weit über dem Fermi-Niveau; durch Dotierung oder Wärme wird die Besetzung der Zustände im Leitungsband begünstigt, wodurch freie Ladungsträger entstehen.

Bandoffsets an Grenzflächen in Heterostrukturen führen dazu, dass die Leitungsbandkante zwischen Materialien unterschiedlich liegt. Dadurch lassen sich Elektronenkontrolle, Zustandsspeicherung und Konfinement in Bauelementen wie Transistoren, Quantensystemen oder Nanostrukturen realisieren. Quanteneinschränkung in nanoskopisch veränderten Systemen verschiebt die Leitungsbandkante weiter nach oben und kann die effektive Bandlücke erhöhen.

Messmethoden zur Bestimmung der Leitungsbandkante umfassen optische Verfahren wie Absorption und Photolumineszenz sowie spektroskopische Techniken wie ARPES und UPS. Transportmessungen liefern ebenfalls Hinweise auf den Ort der Leitungsbandkante, insbesondere durch die Bestimmung der Schwelle für Ladungstransport.

Die Leitungsbandkante ist ein zentrales Konzept in der Halbleiterphysik, der Elektronik und der Optoelektronik.