Rekombination bezeichnet in Festkörpern, insbesondere in Halbleitern und Isolatoren, den Prozess, bei dem ein angeregtes Elektron in ein energetisch tieferes Niveau zurückkehrt und dabei ein Loch oder einen Defektzustand besetzt. Dadurch werden zuvor getrennte Ladungsträger (Elektron–Loch-Paare) wieder vereint und tragen nicht länger zur Leitfähigkeit oder zu optischen Prozessen bei.

Grundsätzlich unterscheidet man strahlende und nichtstrahlende Rekombination. Bei der strahlenden Rekombination wird die freiwerdende Energie als Photon emittiert, was für Leuchtdioden, Laserstrukturen und Szintillatoren zentral ist. Nichtstrahlende Rekombination erfolgt dagegen über Gitterschwingungen (Phononen) oder Defektzustände, ohne Emission von Photonen, und führt zu Energieverlusten, z.B. als Wärme.

Wichtige Rekombinationsmechanismen sind: (i) Bänderrekombination (direkte Elektron–Loch-Rekombination zwischen Leitungs- und Valenzband), (ii) Shockley-Read-Hall-(SRH)-Rekombination über tief liegende Defekt- oder Fallen-Niveaus und (iii) Auger-Rekombination, bei der die Rekombinationsenergie auf ein drittes Teilchen übertragen wird. Die jeweiligen Raten hängen stark von Defektdichte, Dotierung, Ladungsträgerkonzentration, Temperatur und Bandstruktur ab.

In photovoltaischen Zellen, Photodetektoren und LEDs bestimmt die Summe aller Rekombinationsprozesse maßgeblich Effizienz, interne Quantenausbeute und Lebensdauer der angeregten Zustände. Die gezielte Kontrolle von Rekombination – etwa durch Defektpassivierung, Bandstruktur-Engineering oder Nanostrukturierung – ist daher ein zentrales Entwicklungsziel moderner funktionsorientierter Werkstoffe.