4 Fragen zu Valenzband

In einem Halbleiter oder Isolator ist das Valenzband das höchste vollständig besetzte Elektronenband bei absolutem Nullpunkt. Wenn das Valenzband praktisch leer ist, bedeutet das, dass die meisten Elektronen in das Leitungsband angeregt wurden, was typischerweise bei hohen Temperaturen oder unter starker Beleuchtung der Fall sein kann. In diesem Zustand können die Elektronen im Leitungsband frei durch das Material bewegen und elektrische Leitfähigkeit ermöglichen.

Das Valenzband selbst ist weder ein Leiter noch ein Isolator. Es beschreibt den Bereich der Energiezustände, die von Elektronen in einem Festkörper besetzt werden können. Ob ein Material als Leiter, Halbleiter oder Isolator wirkt, hängt von der Bandlücke zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband ab: - **Leiter:** Das Valenzband und das Leitungsband überlappen oder sind sehr nahe beieinander, sodass Elektronen leicht in das Leitungsband übergehen können. - **Halbleiter:** Es gibt eine kleine Bandlücke zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband, die Elektronen bei ausreichender Energie (z.B. durch Wärme) überwinden können. - **Isolator:** Es gibt eine große Bandlücke zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband, sodass Elektronen nicht leicht in das Leitungsband übergehen können. Die Eigenschaften des Valenzbands tragen also zur Bestimmung der elektrischen Eigenschaften des Materials bei.

Bei Quantum Dots (Quantenpunkten) bezieht sich das Valenzband auf das höchste besetzte Molekülorbital (HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital). Das Leitungsband entspricht dem niedrigsten unbesetzten Molekülorbital (LUMO, Lowest Unoccupied Molecular Orbital). Das bedeutet, dass das Valenzband der HOMO ist.

In einem Halbleiter oder Isolator bewegen sich Elektronen normalerweise vom Valenzband zum Leitungsband, wenn sie genügend Energie erhalten, um die Bandlücke zu überwinden. Diese Energie kann durch thermische Anregung, Lichtabsorption oder andere Mechanismen zugeführt werden. Im Leitungsband können sich die Elektronen dann frei bewegen und zur elektrischen Leitfähigkeit beitragen. Wenn Elektronen Energie verlieren, können sie wieder in das Valenzband zurückfallen, wobei sie Energie in Form von Licht (Photonen) oder Wärme abgeben.