Optoelektronik beschreibt die Wechselwirkung zwischen elektrischen und optischen Signalen in Festkörperbauelementen. Zentrale Elemente sind die Generierung, Modulation, Detektion und Umwandlung von Licht mittels Halbleitermaterialien. Im Fokus stehen dabei quantenmechanische Übergänge in der Bandstruktur, insbesondere Strahlungsrekombination und Photoanregung.

In der Optoelektronik werden zumeist direkte Halbleiter wie III-V-Verbindungen (z. B. GaAs, InP) und zunehmend niedrigdimensionale Systeme wie Quantenpunkte, Quantenfilme und 2D-Materialien eingesetzt. Wichtige Bauelementklassen sind Leuchtdioden (LEDs), Laser­dioden, Photodioden, Solarzellen, Avalanche-Photodioden und integrierte optische Modulatoren.

Materialwissenschaftlich relevant sind u. a. Bandlückenenergie, Defektdichte, Dotierungsprofile, Gitterfehlanpassung in Heterostrukturen, Grenzflächenrauigkeit sowie thermische und mechanische Stabilität. Epitaktische Wachstumsverfahren (MBE, MOCVD) ermöglichen die präzise Kontrolle von Schichtdicken und Zusammensetzungen, was für emittierte bzw. detektierte Wellenlängen, interne Quanteneffizienz und Rauschverhalten entscheidend ist.

Aktuelle Forschungsfelder umfassen hocheffiziente Leucht- und Lasermaterialien, Silizium-basierte Optoelektronik zur Integration mit CMOS-Technologie, organische und perowskitbasierte Systeme sowie optoelektronische Bauelemente für Quantenkommunikation und -sensorik. Die Optoelektronik bildet damit eine Schlüsseltechnologie für Beleuchtung, Datenkommunikation, Imaging, Energie­wandlung und präzise Mess­technik.