Der Begriff Bandlücke bezieht sich auf den Energieunterschied zwischen dem oberen Rand des Valenzbands und dem unteren Rand des Leitungsbands in einem Halbleiter oder Isolator. Dieser Energieunterschied ist entscheidend, da er die elektrischen und optischen Eigenschaften des Materials bestimmt. In einem Festkörper befinden sich die Elektronen auf verschiedenen Energieniveaus, welche Bänder wie das Valenz- und Leitungsband bilden. Die Bandlücke gibt die Energie an, die benötigt wird, damit ein Elektron vom Valenzband ins Leitungsband übergeht und damit zu einem freien Ladungsträger wird, wodurch das Material elektrischen Strom leiten kann.

Die Bedeutung der Bandlücke liegt in ihrem direkten Einfluss auf das Verhalten von Materialien in der Elektronik und Optoelektronik. Materialien mit einer direkten Bandlücke sind besonders wichtig für optoelektronische Anwendungen, da sie Licht effizient absorbieren und emittieren können. Materialien wie Galliumarsenid (GaAs) mit einer direkten Bandlücke werden beispielsweise häufig zur Herstellung von LEDs und Solarzellen verwendet. Im Gegensatz dazu sind Materialien mit einer indirekten Bandlücke, wie Silizium, weniger effizient in der Lichtemission, spielen aber aufgrund ihrer Häufigkeit und günstigen elektronischen Eigenschaften eine entscheidende Rolle in der Elektronik.

Das Phänomen der Bandlückenverengung tritt unter bestimmten Bedingungen wie erhöhten Dotierungsgraden oder extremen Temperaturen auf und kann die Leistung des Materials beeinflussen. Das Verständnis von Bandlücken-Engineering, also der Manipulation der Bandlücke durch Legierungen oder Dehnung, ist essentiell für die Entwicklung fortschrittlicher Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften für spezifische Anwendungen. Die Absorber-Bandlücke ist in Photovoltaikzellen entscheidend, da sie bestimmt, welcher Teil des Sonnenspektrums effektiv in Elektrizität umgewandelt werden kann.