Ein Heteroübergang entsteht, wenn zwei verschiedene Schichten von kristallinen Halbleitern in Verbindung gebracht oder zusammen mit abwechselnden oder unterschiedlichen Bandlücken geschichtet werden. Am häufigsten in elektrischen Festkörpervorrichtungen verwendet, können Heteroübergänge auch zwischen zwei Halbleitern mit unterschiedlichen Eigenschaften gebildet werden, beispielsweise einem, der kristallin ist, während der andere metallisch ist. Wenn die Funktion eines elektrischen Geräts oder einer Geräteanwendung von mehr als einem Heteroübergang abhängt, werden sie in Formation platziert, um eine sogenannte Heterostruktur zu erzeugen. Diese Heterostrukturen werden verwendet, um die von verschiedenen elektrischen Geräten wie Solarzellen und Lasern erzeugte Energie zu erhöhen.
Es gibt drei verschiedene Arten von Heterojunctions. Wenn diese Grenzflächen zwischen Halbleitern erzeugt werden, können sie eine sogenannte Spreizlücke, eine versetzte Lücke oder eine unterbrochene Lücke bilden. Diese verschiedenen Arten von Heteroübergängen hängen von der Energielücke ab, die durch die spezifischen Halbleitermaterialien entsteht.
Die Energiemenge, die ein Material erzeugen kann, ist direkt relevant für die Größe der durch den Heteroübergang erzeugten Energielücke. Auch die Art der Energielücke ist wichtig. Diese Energielücke besteht aus der Differenz zwischen dem Valenzband, das von einem Halbleiter erzeugt wird, und dem Leitungsband, das von dem anderen erzeugt wird.
Heteroübergänge sind Standard in jedem hergestellten Laser, seit die Wissenschaft der Heteroübergänge zum Standard in der gesamten Branche geworden ist. Heterojunction ermöglicht die Herstellung von Lasern, die bei normaler Raumtemperatur funktionieren. Diese Wissenschaft wurde erstmals 1963 von Herbert Kroemer eingeführt, wurde jedoch erst Jahre später zur Standardwissenschaft in der Laserindustrie, als die eigentliche Materialwissenschaft die grundlegende Technologie einholte.
Heutzutage sind Heterojunctions ein unverzichtbares Element für jeden Laser, von Schneidlasern in CNC-Maschinen bis hin zu Lasern, die DVD-Filme und CDs lesen. Heteroübergänge werden auch in elektronischen Hochgeschwindigkeitsgeräten verwendet, die mit sehr hohen Frequenzen arbeiten. Ein Beispiel ist ein Transistor mit hoher Elektronenmobilität, der viele seiner Funktionen bei über 500 GHz ausführt.
Die Herstellung vieler Heteroübergänge erfolgt heute durch einen präzisen Prozess, der als CVD oder chemische Gasphasenabscheidung bezeichnet wird. MBE, was für Molekularstrahlepitaxie steht, ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Heterojunctions. Beide dieser Prozesse sind von Natur aus äußerst präzise und sehr teuer in der Durchführung, insbesondere im Vergleich zu dem meist veralteten Prozess der Siliziumherstellung von Halbleiterbauelementen, obwohl die Siliziumherstellung in anderen Anwendungen immer noch weit verbreitet ist.