Supergitter (Superlattices) sind periodische Stapelungen unterschiedlicher, meist kristalliner Schichten mit typischen Perioden im Nanometerbereich. Sie stellen künstliche Überstrukturen dar, deren periodische Einheit aus zwei oder mehr verschiedenen Materialien oder unterschiedlich dotierten Lagen desselben Materials besteht. Charakteristisch ist, dass die Supergitterperiode deutlich größer ist als die der zugrunde liegenden Kristallgitter.

Superlattices werden typischerweise durch epitaktische Dünnschichtverfahren (z. B. MBE, MOCVD, Pulsed-Laser-Deposition) hergestellt, wobei eine präzise Kontrolle der Schichtdicke bis hinunter zu einzelnen Atomlagen erforderlich ist. Die resultierende Modulation der chemischen Zusammensetzung und des Gitterpotentials führt zu quantenmechanischer Zustandsquantisierung, Bandstruktur-Engineering (z. B. Minibänder, Bandlückenanpassung) sowie anisotropen Transport- und optischen Eigenschaften.

In der Halbleiterphysik werden Supergitter zur Realisierung von Heterostrukturen für Hochfrequenzbauelemente, Infrarotdetektoren und Laserdioden eingesetzt. Oxid-Superlattices ermöglichen darüber hinaus das gezielte Design korrelierter elektronischer Phasen (z. B. Grenzflächen-Supraleitung, Zwei-Dimensionales Elektronengas). Multilayer-Supergitter mit magnetischen oder metallischen Lagen erlauben die Einstellung von Riesenmagnetowiderstand, Austauschkopplung oder gezielter Spannungszustände durch Gitterfehlanpassung.

Strukturell werden Supergitter mittels hochauflösender Röntgenbeugung, Neutronenbeugung und Transmissionselektronenmikroskopie charakterisiert, wobei Satellitenreflexe und chemische Modulationen die Superstruktur nachweisen. Das Superlattice-Design umfasst die gezielte Wahl von Materialpaaren, Gitterfehlanpassung, Periodenlänge und Symmetrie, um makroskopische Funktionseigenschaften aus der kontrollierten nanoskaligen Überstruktur abzuleiten.