Valensbåndets

Valensbåndet er et energibånd i krystalstrukturen af et fast stof, som består af de energiniveauer, som elektronerne i atomernes valenselektroner kan besætte uden at være i ledningsbåndet. I en krystal dannes disse bånd gennem interaktionerne mellem atomerne og deres elektroniske tilstande, hvilket giver et kontinuerligt spektrum af energi. Sammen med ledningsbåndet udgør valensbåndet den grundlæggende struktur i elektroniske og optiske egenskaber hos halvledere og andre faste stoffer.

Ved meget lave temperaturer er valensbåndet typisk fuldt besat af elektroner, mens ledningsbåndet forbliver tomt, hvilket giver materialet en stor modstand. Afstanden mellem topen af valensbåndet og bunden af ledningsbåndet kaldes båndgabet. Størrelsen af båndgabet bestemmer, hvor nemt elektroner kan krydse fra valensbåndet til ledningsbåndet og dermed materialeegenskabernes karakter, f.eks. om det optræder som et isolator, semiconductor eller metaller.

Når tilstrækkelig energi tilføres—ved temperatur, varme eller fotoner—kan elektroner bevæge sig fra valensbåndet til ledningsbåndet, hvilket skaber ledningsevne og samtidig dannes huller i valensbåndet, som optræder som positive ladede bærere. Doping med acceptorer øger antal huller og giver p-type halvledere, mens donorer øger fri elektroner og giver n-type halvledere.

Valensbåndets struktur bestemmer også den elektroniske og optiske respons i materialer og er centralt for funktion af komponenter som dioder, transistorer, LED’er og solceller. Dens egenskaber påvirker transport, mobilitet og absorption i halvlederteknologi.