energiaaukkoja

Energiaaukko (monikko energiaaukkoja) on energian alue kiinteässä aineessa, jolle elektronien tilat eivät ole sallittuja. Kiinteän aineen elektroniset tilat muodostuvat bändeistä, ja energia-aukko on näiden bandien välissä oleva tyhjä alue. Energia-aukko määrittää, kuinka paljon energiaa elektronin on saatava siirtyäkseen valenssialueelta johtavaan vyöhykkeeseen. Tämä ominaisuus on keskeinen puolijohteissa ja eristemateriaaleissa, sillä se vaikuttaa sekä sähköiseen että optiseen käyttäytymiseen.

Materiaaleja voidaan luonnehtia suoraksi (direct) tai epäsuoraksi (indirect) energia-aukoksi. Suorassa energia-aukossa elektronin siirtyminen konduktiosta valenssiin tapahtuu ilman momentin muutosta, mikä mahdollistaa tehokkaan valon absorptio- ja emissio-prosessin. Epäsuora energia-aukko vaatii vibraatiota (foniota) siirtyäkseen, jolloin valon prosessointi on vähemmän tehokasta. Energia-aukkojen koko riippuu aineesta, sen rakenteesta ja lämpötilasta; koostumuksen muokkaaminen, kuten seosaineiden lisääminen, voi muuttaa sitä.

Mittaaminen ja sovellukset: Energia-aukkoja arvioidaan optisella absorptio- ja fotoluminesenssimittauksella sekä sähköisillä mittauksilla. Käytännössä energia-aukko määrittää puolijohteiden käyttötarkoitukset: sen suuruus vaikuttaa sähkönjohtavuuteen, valon absorptioon ja emissioon. Tämä on keskeistä LEDien, laserien, aurinkokennojen ja muiden optoelektronisten laitteiden suorituskyvyssä. Energia-aukkoja voidaan muokata materiaalin koostumusta ja rakennetta säätämällä, esimerkiksi seosaineiden avulla.