Voir la source de Bande interdite

{{Homon|bande}}
[[Fichier:Bande interdite d'un semiconducteur.svg|redresse=.9|vignette|[[Théorie des bandes|Bandes]] d'un [[semiconducteur]].]]

La '''bande interdite''' d'un [[matériau]], ou ''{{lang|en|gap}}'', est l'intervalle, situé entre la [[bande de valence]] et la [[bande de conduction]], dans lequel la [[densité d'états électroniques]] est nulle, de sorte qu'on n'y trouve pas de [[niveau d'énergie]] [[électron]]ique<ref name="CEA">
{{Lien web
 | langue      = fr
 | url         = https://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/News/index.php?id_news=1030#:~:text=La%20bande%20interdite%20(gap)%20se,vide%2C%20la%20bande%20de%20conduction.
 | titre       = Bande (électronique interdite) directe ou indirecte
 | site        = irfu.cea.fr
 | éditeur     = [[Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'univers|IRFU]], [[Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives|CEA]]
 | consulté le = 14 janvier 2023
}}.</ref>. La '''largeur de bande interdite''', ou ''{{lang|en|band gap}}'' en anglais, est une caractéristique fondamentale des [[Semiconducteur|matériaux semiconducteurs]] ; souvent notée {{nobr|{{mvar|E}}{{ind|g}}}}, elle est généralement exprimée en [[électronvolt]]s<ref name="OQLF">
{{Lien web
 | langue      = fr
 | url         = https://gdt.oqlf.gouv.qc.ca/ficheOqlf.aspx?Id_Fiche=8401337
 | titre       = Largeur de bande interdite
 | site        = gdt.oqlf.gouv.qc.ca
 | éditeur     = [[Office québécois de la langue française|OQLF]]
 | consulté le = 14 janvier 2023
}}.</ref> (eV).

<gallery mode="packed" heights="200px">
Fichier:Band filling diagram.svg|{{en}} Diagramme représentant la distribution des [[électron]]s dans les [[Théorie des bandes|bandes]] de différents types de [[matériau]]x à l'[[Équilibre thermodynamique|équilibre]]. De gauche à droite : [[métal]] ; [[semimétal]] ; [[semiconducteur]] ([[Dopage (semi-conducteur)|dopé ''p'']], [[Semi-conducteur intrinsèque|intrinsèque]], [[Dopage (semi-conducteur)|dopé ''n'']]) ; [[Isolant électrique|isolant]]. L'énergie est représentée par l'axe vertical, tandis que l'épaisseur horizontale des bandes représente la [[Densité d'états électroniques|densité d'états]]. Les métaux et semimétaux sont dépourvus de bande interdite, contrairement aux semiconducteurs et aux isolants.
</gallery>

== Largeur de bande interdite ==

{| class="wikitable" align="right" 
|+ Quelques largeurs de bande interdite.
|- 
! Matériau
! Gap
! {{nobr|{{mvar|E}}{{ind|g}}}} à {{unité|300|K}}
|- 
! colspan="4" | [[Corps simple]]s
|-
| [[Carbone|C]] ([[diamant]]) || [[Gap direct et gap indirect|Indirect]] || {{unité|5.46|à=5.6|eV}}<ref name="10.1007/s11664-003-0128-9">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = Jerry L. Hudgins
 | titre       = Wide and narrow bandgap semiconductors for power electronics: A new valuation
 | périodique  = Journal of Electronic Materials
 | volume      = 32
 | numéro      = 6
 | jour        = 
 | mois        = juin
 | année       = 2003
 | pages       = 471-477
 | url texte   = https://link.springer.com/article/10.1007/s11664-003-0128-9
 | consulté le = 15 janvier 2023
 | doi         = 10.1007/s11664-003-0128-9
 | pmid        = 
 | bibcode     = 2003JEMat..32..471H
}}.</ref>
|-
| [[Germanium|Ge]] || [[Gap direct et gap indirect|Indirect]] || {{unité|0.67|eV}}<ref name="Ioffe">
{{Lien web
 | langue      = en
 | url         = https://web.archive.org/web/20150928135521/http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/
 | titre       = Semiconductors on NSM
 | date        = 23 janvier 2003
 | site        = web.archive.org
 | éditeur     = [[Institut physico-technique Ioffe]]
 | consulté le = 15 janvier 2023
}}.</ref>{{,}}<ref name="978-0-387-26059-4"/>
|-
| [[Sélénium|Se]] || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|1.74|eV}}
|-
| [[Silicium|Si]] || [[Gap direct et gap indirect|Indirect]] || {{unité|1.12|eV}}<ref name="Ioffe"/>{{,}}<ref name="978-0-387-26059-4">{{en}} Safa O. Kasap et Peter Capper (2006). ''Springer handbook of electronic and photonic materials'', Springer, 2006, {{p.|54, 327}}. {{ISBN|978-0-387-26059-4}}</ref>
|- 
! colspan="4" | [[Semiconducteur]]s {{IV}}-{{IV}}
|-
| [[Carbure de silicium|SiC]] 3''C'' || [[Gap direct et gap indirect|Indirect]] || {{unité|2.36|eV}}<ref name="Ioffe"/>
|-
| [[Carbure de silicium|SiC]] 4''H'' || [[Gap direct et gap indirect|Indirect]] || {{unité|3.28|eV}}<ref name="Ioffe"/>
|-
| [[Carbure de silicium|SiC]] 6''H'' || [[Gap direct et gap indirect|Indirect]] || {{unité|3.03|eV}}<ref name="Ioffe"/>
|- 
! colspan="4" | [[Semi-conducteur III-V|Semiconducteurs {{III}}-{{V}}]]
|-
| [[Arséniure d'aluminium|AlAs]]  || [[Gap direct et gap indirect|Indirect]] || {{unité|2.16|eV}}<ref name="978-0-387-26059-4"/>
|-
| [[Nitrure d'aluminium|AlN]]  || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|6.28|eV}}<ref name="Ioffe"/>
|-
| [[Antimoniure d'aluminium|AlSb]]  || [[Gap direct et gap indirect|Indirect]]<br>[[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|1.58|eV}}<ref name="978-0-387-26059-4"/><br>{{unité|2.2|eV}}
|-
| [[Arséniure d'aluminium-gallium|{{fchim|Al|{{mvar|x}}|Ga|1−{{mvar|x}}|As}}]] || {{nobr|{{mvar|x}} < 0,4 [[Gap direct et gap indirect|Direct]]}},<br>{{nobr|{{mvar|x}} > 0,4 [[Gap direct et gap indirect|Indirect]]}} || {{unité|1.42|à=2.16|eV}}<ref name="Ioffe"/>
|-
| [[Nitrure de bore|BN]] [[Système cristallin cubique|cubique]] || [[Gap direct et gap indirect|Indirect]] || {{unité|5.96|eV}}<ref name="10.1088/0953-8984/20/7/075233">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = D. A. Evans, A. G. McGlynn, B. M. Towlson, M. Gunn, D. Jones, T. E. Jenkins, R. Winter et N. R. J. Poolton
 | titre       = Determination of the optical band-gap energy of cubic and hexagonal boron nitride using luminescence excitation spectroscopy
 | périodique  = Journal of Physics: Condensed Matter
 | volume      = 20
 | numéro      = 7
 | jour        = 
 | mois        = février
 | année       = 2008
 | numéro article = 075233
 | url texte   = https://www.researchgate.net/profile/Andrew-Evans-29/publication/231108338_Determination_of_the_optical_band-gap_energy_of_cubic_and_hexagonal_boron_nitride_using_luminescence_excitation_spectroscopy/links/0c96052a79d6adade7000000/Determination-of-the-optical-band-gap-energy-of-cubic-and-hexagonal-boron-nitride-using-luminescence-excitation-spectroscopy.pdf
 | accès url   = libre
 | consulté le = 15 janvier 2023
 | doi         = 10.1088/0953-8984/20/7/075233
 | s2cid       = 52027854
 | bibcode     = 2008JPCM...20g5233E
}}.</ref>
|- 
| [[Nitrure de bore|BN]] [[Système cristallin hexagonal|hexagonal]] || [[Gap direct et gap indirect|Indirect]] || {{unité|6.36|eV}}<ref name="10.1088/0953-8984/20/7/075233"/>
|-
| [[Arséniure de gallium|GaAs]] || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|1.42|eV}}<ref name="Ioffe"/>{{,}}<ref name="978-0-387-26059-4"/>
|-
| [[Nitrure de gallium|GaN]] || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|3.44|eV}}<ref name="Ioffe"/>{{,}}<ref name="978-0-387-26059-4"/>
|-
| [[Phosphure de gallium|GaP]] 3''C'' || [[Gap direct et gap indirect|Indirect]] || {{unité|2.26|eV}}<ref name="Ioffe"/>{{,}}<ref name="978-0-387-26059-4"/>
|-
| [[Antimoniure de gallium|GaSb]] || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|0.73|eV}}<ref name="Ioffe"/>{{,}}<ref name="978-0-387-26059-4"/>
|-
| [[Arséniure d'indium|InAs]]  || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|0.355|eV}}<ref name="Ioffe"/>
|-
| [[Nitrure d'indium|InN]] || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|0.7|eV}}<ref name="Ioffe"/>
|-
| [[Phosphure d'indium|InP]]  || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|1.35|eV}}<ref name="Ioffe"/>
|-
| [[Antimoniure d'indium|InSb]]  || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|0,17|eV}}<ref name="Ioffe"/>
|-
| [[Nitrure de gallium-indium|{{fchim|In|{{mvar|x}}|Ga|1−{{mvar|x}}|N}}]] || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|0.7|à=3.44|eV}}<ref name="Ioffe"/>
|- 
! colspan="4" | [[Semi-conducteur II-VI|Semiconducteurs {{II}}-{{VI}}]]
|-
| [[Sulfure de cadmium|CdS]] || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|2.46|eV}}<ref name="978-0-387-26059-4"/>
|-
| [[Séléniure de cadmium|CdSe]] || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|1.74|eV}}<ref name="978-0-387-26059-4"/>
|-
| [[Tellurure de cadmium|CdTe]] || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|1.49|eV}}<ref name="978-0-387-26059-4"/>
|-
| [[Sulfure d'étain(II)|SnS]] || [[Gap direct et gap indirect|Direct]]<br>[[Gap direct et gap indirect|Indirect]] || {{unité|1.3|eV}}<ref name="10.1016/j.optmat.2013.04.034">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = Malkeshkumar Patel, Indrajit Mukhopadhyay et Abhijit Ray
 | titre       = Annealing influence over structural and optical properties of sprayed SnS thin films
 | périodique  = Optical Materials
 | volume      = 35
 | numéro      = 9
 | jour        = 
 | mois        = juillet
 | année       = 2013
 | pages       = 1693-1699
 | url texte   = https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925346713002310
 | consulté le = 16 janvier 2023
 | doi         = 10.1016/j.optmat.2013.04.034
 | pmid        = 
 | bibcode     = 2013OptMa..35.1693P
}}.</ref><br>{{unité|1.0|eV}}
|-
| [[Oxyde de zinc|ZnO]]   || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|3.37|eV}}<ref name="978-0-387-26059-4"/>
|-
| [[Sulfure de zinc|ZnS]] || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|3.54|et=3.91|eV}}<ref name="978-0-387-26059-4"/>
|-
| [[Séléniure de zinc|ZnSe]] || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|2.70|eV}}<ref name="978-0-387-26059-4"/>
|-
| [[Tellurure de zinc|ZnTe]] || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|2.3|eV}}<ref name="978-0-387-26059-4"/>
|- 
! colspan="4" | Autres
|-
| [[Chlorure de cuivre(I)|CuCl]] || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|3.4|eV}}<ref name="978-3-540-61687-0">{{en}} Claus F. Klingshirn, ''Semiconductor optics'', Springer, 1997, {{p.|127}}. {{ISBN|978-3-540-61687-0}}</ref>
|-
| [[Tellurure de gallium(II)|GaTe]] || [[Gap direct et gap indirect|Direct]]<ref name="2017PhDT.......106F">
{{Lien web
 | langue      = en
 | auteur1     = Jose Javier Fonseca Vega
 | url         = https://escholarship.org/uc/item/9dp4z0f3
 | accès url   = libre
 | titre       = Bandgap Engineering of Gallium Telluride
 | date        = 2017
 | site        = escholarship.org
 | éditeur     = [[Université de Californie à Berkeley|UC Berkeley]] Electronic Theses and Dissertations
 | bibcode     = 2017PhDT.......106F
 | consulté le = 27 janvier 2023
}}.</ref> || {{unité|1.65|eV}}<ref name="10.1002/adma.201601151">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = Jose J. Fonseca, Sefaattin Tongay, Mehmet Topsakal, Annabel R. Chew, Alan J. Lin, Changhyun Ko, Alexander V. Luce, Alberto Salleo, Junqiao Wu et Oscar D. Dubon
 | titre       = Bandgap Restructuring of the Layered Semiconductor Gallium Telluride in Air
 | périodique  = Advanced Materials
 | volume      = 28
 | numéro      = 30
 | jour        = 10
 | mois        = août
 | année       = 2016
 | pages       = 6465-6470
 | url texte   = https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201601151
 | consulté le = 27 janvier 2023
 | doi         = 10.1002/adma.201601151
 | pmid        = 27171481
 | bibcode     = 2016AdM....28.6465F
}}.</ref>
|-
| [[Dioxyde de titane|{{fchim|TiO|2}}]] ([[anatase]]) || [[Gap direct et gap indirect|Indirect]] || {{unité|3.20|eV}}<ref name="10.1016/j.progsolidstchem.2016.07.002">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = Nazanin Rahimi, Randolph A. Pax et Evan MacA. Gray
 | titre       = Review of functional titanium oxides. I: {{fchim|TiO|2}} and its modifications
 | périodique  = Progress in Solid State Chemistry
 | volume      = 44
 | numéro      = 3
 | jour        = 
 | mois        = septembre
 | année       = 2016
 | pages       = 86-105
 | url texte   = https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0079678616300139
 | consulté le = 15 janvier 2023
 | doi         = 10.1016/j.progsolidstchem.2016.07.002
 | pmid        = 
 | bibcode     = 
}}.</ref>
|-
| [[Dioxyde de titane|{{fchim|TiO|2}}]] ([[rutile]]) || [[Gap direct et gap indirect|Direct]] || {{unité|3.0|eV}}<ref name="10.1016/j.progsolidstchem.2016.07.002"/>
|}

La largeur de bande interdite correspond à l'[[Énergie (physique)|énergie]] qu'un [[électron]] doit acquérir pour passer de la [[bande de valence]], où il reste localisé autour d'un [[noyau atomique]], à la [[bande de conduction]], où il devient libre de circuler dans le [[cristal]] pour devenir un [[porteur de charge]] assurant la [[conductivité électrique]]. Elle dépend du [[quasi-moment]] <math>\vec p</math> associé par la relation <math>\vec p = \hbar\ \vec k</math> au [[vecteur d'onde]] <math>\vec k</math> des électrons dans le [[cristal]] : lorsqu'elle est minimale pour le même quasi-moment entre le niveau le plus élevé de la couche de valence et le niveau le plus bas de la couche de conduction, on dit que le matériau a un [[Gap direct et gap indirect|''gap direct'']], sinon, il a un ''gap indirect''. Dans la mesure où la [[quantité de mouvement]] des [[photon]]s reste négligeable par rapport à celle des électrons aux niveaux d'énergie considérés, les [[semiconducteur]]s à gap direct sont les plus indiqués pour les applications [[optoélectronique]]s, car ils ne font intervenir que des transitions entre électrons et photons, sans nécessairement devoir impliquer de [[phonon]]s pour assurer la [[conservation de la quantité de mouvement]] lors du changement de direction du vecteur <math>\vec k</math>.

<gallery mode="Packed" heights="200px">
Fichier:Gap direct d'un semiconducteur.svg | {{Centrer|[[Semiconducteur]] à ''gap direct''.}}
Fichier:Gap indirect d'un semiconducteur.svg | {{Centrer|[[Semiconducteur]] à ''gap indirect''.}}
</gallery>

La largeur de bande interdite et sa nature directe ou indirecte dépendent étroitement de la [[structure cristalline]] du matériau considéré et ne sont pas spécifiques des [[Élément chimique|éléments chimiques]]. Ainsi, des [[isotrope]]s ou des [[Polymorphisme (chimie)|polymorphes]] d'une même substance peuvent présenter des structures de bandes différentes, de même que l'application de [[Contrainte (mécanique)|contraintes mécaniques]] ou simplement des variations de température peuvent affecter la disposition des bandes de valence et de conduction. Il avait par exemple été calculé en 1972 que le [[germanium]], semiconducteur à gap indirect qui cristallise dans le [[Système cristallin cubique|système cubique]] selon le [[groupe d'espace]] {{nobr|''Fd''{{Surligner|3}}''m''}} ({{n°|[[Liste des groupes d'espace|227]]}}) avec une [[structure diamant]], pourrait avoir un gap direct dans le [[Système cristallin hexagonal|système hexagonal]] avec une [[structure wurtzite]] [[Groupe d'espace|{{nobr|''P''6{{ind|3}}''mc''}}]] ({{n°|[[Liste des groupes d'espace|186]]}})<ref name="10.1103/PhysRevB.7.2644">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = J. D. Joannopoulos et Marvin L. Cohen
 | titre       = Electronic Properties of Complex Crystalline and Amorphous Phases of Ge and Si. {{I}}. Density of States and Band Structures
 | périodique  = Physical Review B
 | volume      = 7
 | numéro      = 6
 | jour        = 
 | mois        = mars
 | année       = 1973
 | pages       = 2644-2657
 | url texte   = https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.7.2644
 | consulté le = 15 janvier 2023
 | doi         = 10.1103/PhysRevB.7.2644
 | pmid        = 
 | bibcode     = 1973PhRvB...7.2644J
}}.</ref>{{,}}<ref name="10.1103/PhysRevB.8.2733">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = J. D. Joannopoulos et Marvin L. Cohen
 | titre       = Electronic Properties of Complex Crystalline and Amorphous Phases of Ge and Si. {{II}}. Band Structure and Optical Properties
 | périodique  = Physical Review B
 | volume      = 8
 | numéro      = 6
 | jour        = 
 | mois        = septembre
 | année       = 1973
 | pages       = 2733-2755
 | url texte   = https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.8.2733
 | consulté le = 15 janvier 2023
 | doi         = 10.1103/PhysRevB.8.2733
 | pmid        = 
 | bibcode     = 1973PhRvB...8.2733J
}}.</ref> ; on a pu faire [[Cristallogenèse|croître]] en 2020 des [[Cristal|cristaux]] hexagonaux de [[silicium]]-[[germanium]] à gap direct modulable sur des [[nanofil]]s d'[[arséniure de gallium]] GaAs eux-mêmes à structure cristalline hexagonale<ref name="10.1038/s41586-020-2150-y">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = Elham M. T. Fadaly, Alain Dijkstra, Jens Renè Suckert, Dorian Ziss, Marvin A. J. van Tilburg, Chenyang Mao, Yizhen Ren, Victor T. van Lange, Ksenia Korzun, Sebastian Kölling, Marcel A. Verheijen, David Busse, Claudia Rödl, Jürgen Furthmüller, Friedhelm Bechstedt, Julian Stangl, Jonathan J. Finley, Silvana Botti, Jos E. M. Haverkort et Erik P. A. M. Bakkers
 | titre       = Direct-bandgap emission from hexagonal Ge and SiGe alloys
 | périodique  = Nature
 | volume      = 580
 | numéro      = 7802
 | jour        = 8
 | mois        = avril
 | année       = 2020
 | pages       = 205-209
 | url texte   = https://www.nature.com/articles/s41586-020-2150-y
 | consulté le = 15 janvier 2023
 | doi         = 10.1038/s41586-020-2150-y
 | pmid        = 32269353
 | bibcode     = 2020Natur.580..205F
 | arxiv       = 1911.00726
}}.</ref>.

Pour de nombreux matériaux, la largeur {{nobr|{{mvar|E}}{{ind|g}}}} de la bande interdite décroît en fonction de la température {{mvar|T}} d'abord selon une loi au carré, puis de manière linéaire, à partir d'une valeur maximale {{nobr|{{mvar|E}}{{ind|g}}(0)}} à {{nobr|{{mvar|T}} {{=}} {{unité|0|K}}}}. La valeur {{nobr|{{mvar|E}}{{ind|g}}({{mvar|T}})}} peut être estimée par une formule empirique dite loi de {{Lien|langue=en|trad=Y. P. Varshni|fr=Y. P. Varshni|texte=Varshni}} :
:<math>E_g(T)\approx E_g(0)-\frac{\alpha T^2}{T+\beta}</math>,

où {{mvar|α}} et {{mvar|β}} sont des constantes dépendant des matériaux considérés<ref name="10.1016/0031-8914(67)90062-6">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = Y. P. Varshni
 | titre       = Temperature dependence of the energy gap in semiconductors
 | périodique  = Physica
 | volume      = 34
 | numéro      = 1
 | jour        = 
 | mois        = 
 | année       = 1967
 | pages       = 149-154
 | url texte   = https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0031891467900626
 | consulté le = 15 janvier 2023
 | doi         = 10.1016/0031-8914(67)90062-6
 | pmid        = 
 | bibcode     = 1967Phy....34..149V
}}.</ref>.

{| class="wikitable sortable center"
|+ Exemples de paramètres de Varshni.
|-
! Matériau
! {{nobr|{{mvar|E}}{{ind|g}}&thinsp;(0)}}
! {{mvar|α}}
! {{mvar|β}}
|-
| [[Silicium|Si]]<ref name="3-8351-0168-4">{{de}} Hans-Günther Wagemann et Heinz Eschrich, ''Solarstrahlung und Halbleitereigenschaften, Solarzellenkonzepte und Aufgaben'', Vieweg+Teubner Verlag, 2007, {{p.|75}}. {{ISBN|3-8351-0168-4}}</ref>
| {{0}}{{unité|1.170|eV}}
| {{0}}{{unité|4.73e-4|eV/K}}
| {{0}}{{0}}{{unité|636|K}}
|-
| [[Germanium|Ge]]
| {{0}}{{unité|0.744|eV}}
| {{0}}{{unité|4.77e-4|eV/K}}
| {{0}}{{0}}{{unité|235|K}}
|-
| [[Arséniure de gallium|GaAs]]<ref name="3-8351-0168-4"/>
| {{0}}{{unité|1.515|eV}}
| {{0}}{{unité|5.41e-4|eV/K}}
| {{0}}{{0}}{{unité|204|K}}
|-
| [[Nitrure de gallium|GaN]]<ref name="978-3-86727-764-8">{{de}} Barbara Monika Neubert, ''GaInN/GaN LEDs auf semipolaren Seitenfacetten mittels selektiver Epitaxie hergestellter GaN-Streifen'', Cuvillier Verlag, 2008, {{p.|10}}. {{ISBN|978-3-86727-764-8}}</ref>
| {{0}}{{unité|3.4|eV}}
| {{0}}{{unité|7.70e-4|eV/K}}
| {{0}}{{0}}{{unité|830|K}}
|-
| [[Nitrure d'aluminium|AlN]]<ref name="978-3-86727-764-8"/>
| {{0}}{{unité|6.2|eV}}
| {{unité|18e-4|eV/K}}
| {{unité|1462|K}}
|-
| [[Nitrure d'indium|InN]]<ref name="978-3-86727-764-8"/>
| {{0}}{{unité|0.7|eV}}
| {{0}}{{unité|2.45e-4|eV/K}}
| {{0}}{{0}}{{unité|624|K}}
|}

<gallery mode="packed" heights="250px">
Fichier:Bandes d'énergie d'un semiconducteur.svg|{{Centrer|L'injection d'[[électron]]s dans la [[bande de conduction]] depuis la [[bande de valence]] à travers la bande interdite nécessite une énergie au moins égale à la largeur de celle-ci.}}
</gallery>

Les notions de bande de valence et de bande de conduction sont étroitement apparentées à celles d'[[orbitales frontières]] [[HOMO et LUMO]] en chimie.

== Propriétés physiques ==

=== Effets électroniques ===

Seuls les [[électron]]s [[Excitation (physique)|excités]] dans la [[bande de conduction]] peuvent se déplacer dans le solide et contribuer à sa [[conductivité électrique]]. La bande de conduction n'est jamais totalement vide dans un solide mais la quantité d'électrons qui s'y trouvent varie considérablement selon la largeur de la bande interdite. C'est ce qui est à l'origine de la distinction entre matériaux [[Conducteur (électricité)|conducteurs]], matériaux [[semiconducteur]]s et matériaux [[Isolant électrique|isolants]]. Il n'existe pas de définition stricte permettant de classer ces matériaux les uns par rapport aux autres, mais, à titre indicatif, on peut retenir par exemple que les semiconducteurs ont une largeur de bande interdite comprise entre {{unité|0.1|et=4|eV}}, tandis que les matériaux dont la bande interdite est plus large que {{unité|4|eV}} sont plutôt des isolants<ref name="3-11-012641-9">{{de}} Arnold Frederik Holleman, Egon Wiberg et Nils Wiberg, ''Lehrbuch der Anorganischen Chemie'', {{nobr|101{{e}} {{éd.}}}}, de Gruyter, Berlin, 1995, {{p.|1313}}. {{ISBN|3-11-012641-9}}</ref>.

=== Effets optiques ===

La capacité d'un solide à [[Absorption (optique)|absorber la lumière]] dépend de sa capacité à absorber l'[[Énergie électromagnétique|énergie des photons]] à travers l'[[Excitation (physique)|excitation]] de ses [[électron]]s. Dans la mesure où aucun électron ne peut être excité dans la bande interdite entre la [[bande de valence]] et la [[bande de conduction]], l'énergie {{nobr|{{mvar|E}}{{ind|p}}}} d'un photon doit être supérieure à l'énergie {{nobr|{{mvar|E}}{{ind|g}}}} de la bande interdite :
:[[Énergie électromagnétique|{{nobr|{{mvar|E}}{{ind|p}}}}]] > {{nobr|{{mvar|E}}{{ind|g}}}}.

L'énergie d'un photon est liée à la [[fréquence]] {{mvar|ν}} du [[rayonnement électromagnétique]] par la [[relation de Planck-Einstein]] :
:[[Énergie électromagnétique|{{nobr|{{mvar|E}}{{ind|p}}}}]] = [[Constante de Planck|{{mvar|h}}]]&thinsp;[[Fréquence|{{mvar|ν}}]],

où {{mvar|h}} est la [[constante de Planck]]. Les solides tendent ainsi à être transparents pour les [[Longueur d'onde|longueurs d'onde]] supérieures à une valeur correspondant à celle de la largeur de leur bande interdite, raison pour laquelle les [[Isolant électrique|isolants]] peuvent être [[Transparence (physique)|transparents]] à la [[Spectre visible|lumière visible]]{{Note|group=alpha|texte=Dont les [[photon]]s ont une [[Énergie électromagnétique|énergie]] de l'ordre de {{unité|2|eV}}.}}, mais pas les [[Métal|métaux]] ; l'absorption électronique à travers la bande interdite n'est cependant pas le seul mode d'absorption des photons dans un matériau, de sorte qu'un isolant peut également être [[Absorbance|opaque]]. À noter qu'il existe des matériaux à la fois électriquement conducteurs et optiquement transparents, comme certains [[oxyde]]s.

Il découle de tout ceci que la [[Résistance (électricité)|résistance électrique]] d'un [[semiconducteur]] diminue lorsqu'il est soumis à un [[rayonnement électromagnétique]] suffisamment énergétique pour injecter des [[Porteur de charge|porteurs]] dans sa bande de conduction.

== Notes et références ==
{{Références|group=alpha}}
{{Références}}

{{Portail|chimie|matériaux}}

[[Catégorie:Physique du solide]]
[[Catégorie:Semi-conducteur]]