Techniklexikon

verbotene Zone

Festkörperphysik, 1) in der elektronischen Bandstruktur eines Materials diejenigen Energien, bei denen für alle k-Vektoren in allen Raumrichtungen keine besetzbaren Zustände vorhanden sind (siehe Abb.). Im engeren Sinne beim Halbleiter und beim Isolator die Energiezone, die Leitungsband und Valenzband voneinander trennt. Abweichungen von der exakten periodischen Gitterkonfiguration führen oft zu erlaubten diskreten Energiezuständen innerhalb der verbotenen Zone, wie z.B. Donator- oder Akzeptorlevels, tiefe Störstellen, Oberflächenzustände, die lokalisierte Zustände in Bandausläufern bei amorphen Halbleitern.

2) in der Phononendispersion eines zweiatomigen Gitters mit unterschiedlichen Massen der Atome oder mit asymmetrischen Bindungskräften zwischen optischem Zweig und akustischem Zweig entstehende Frequenzlücke, in der keine Phononenzustände vorhanden sind. Eine mechanische Welle kann sich mit dieser Frequenz nicht im Gitter ausbreiten und klingt exponentiell ab. Auch in der für Phononen verbotenen Zone können sich durch Gitterstörungen lokalisierte diskrete Phononenzustände bilden.

verbotene Zone: Energiedispersionskurven E(k) für das eindimensionale Gitter mit Gitterabstand a. Eingezeichnet sind die Brillouin-Zone und die verbotenen und erlaubten Energiebänder.