Valensbåndet

Valensbåndet er energiregionen i et krystalholdigt stof, som er beboet af valenselektroner ved lave temperaturer. Det opstår gennem sammensmeltningen af atomære valensorbitaler til udvidede Bloch-tilstande i et fast stof. Ofte er valensbåndet fuldt besat ved 0 kelvin, og energierne længere op danner ledningsbåndet. Afstanden mellem valensbåndets top og ledningsbåndets bund kaldes båndgapet. Materialer med lille eller ikke-eksisterende gap opfører sig som metaller eller som smågappedhalvledere; store gaps giver isolatorer.

Elektroner kan excitere sig fra valensbåndet til ledningsbåndet ved termisk energi eller fotonabsorption. Dette skaber huller i valensbåndet, som opfører sig som positivt ladede bærere. I intrinsiske materialer bidrager elektroner i ledningsbåndet og huller i valensbåndet til elektrisk ledning; ved doping introduceres donor- eller acceptor-niveauer tæt ved båndene, hvilket letter dannelsen af ledere og ændrer ledningsevnen.

Bandstrukturen beskrives af E(k) og tætheden af tilstande nær valensbåndets top; hullernes effektive masse bestemmes af kurvaturen. Temperaturændringer ændrer befolkningen i valensbåndet og den intrinsiske bærerkoncentration.

I tekniske enheder bruges styring af valens- og ledningsbåndet i dioder, transistorer, LED’er og solceller. Valensbåndet anvendes i faststoffysik og materialvidenskab til at skelne den fyldte del af båndstrukturen fra de ledende tilstande i halvledere og isolatorer.