Dans le germanium, la bande de valence est principalement formée par les orbitales de liaison entre les atomes de germanium, tandis que la bande de conduction est formée par les orbitales anti-liantes. La bande interdite dans le germanium est d'environ 0,66 eV à température ambiante (300 K). Cela signifie qu’il faut une énergie minimale de 0,66 eV pour exciter un électron de la bande de valence vers la bande de conduction, permettant ainsi à l’électron de participer à la conduction électrique.
Les bandes d'énergie dans Ge ne sont pas de simples bandes paraboliques comme dans de nombreux semi-conducteurs élémentaires. Au lieu de cela, ils présentent une structure plus complexe avec de multiples vallées et des relations de dispersion non paraboliques. La bande de conduction présente deux minima, l'un au centre de la zone Brillouin (vallée Γ) et l'autre en bordure (vallée L). La vallée Γ a une masse effective inférieure à celle de la vallée L, ce qui rend les électrons plus mobiles dans la vallée Γ.
La bande interdite du germanium dépend de la température et diminue à mesure que la température augmente. En effet, l’énergie thermique fournie au réseau à des températures plus élevées fait vibrer davantage les atomes, ce qui à son tour augmente le chevauchement des fonctions d’onde électronique et réduit l’écart énergétique entre les bandes de valence et de conduction.
La structure des bandes d'énergie du germanium et sa dépendance à la température jouent un rôle crucial dans la détermination de ses propriétés électriques et optiques. Il est largement utilisé dans divers dispositifs semi-conducteurs, notamment les transistors, les diodes, les cellules solaires et les circuits intégrés.
