Un minimum local dans la bande de conduction d'un semi-conducteur, représentant un état électronique distinct.En physique des semi-conducteurs, une vallée est un minimum local dans la bande de conduction (ou un maximum dans la bande de valence) dans l'espace des impulsions. Les électrons d'un cristal peuvent occuper des états proches de ces minima, et chaque vallée représente un ensemble distinct d'états électroniques avec une impulsion et une masse effective spécifiques. Dans des matériaux comme le silicium ou le graphène, il existe plusieurs vallées, et le degré de liberté de vallée — la vallée qu'occupe un électron — peut être utilisé comme porteur d'information, à l'instar du spin électronique. Cela a donné naissance au domaine de la vallée-tronique, qui vise à coder et manipuler l'information à l'aide des états de vallée.
Le concept de vallées dans les semi-conducteurs remonte aux années 1950, avec les premiers travaux sur la structure de bandes multi-vallées du silicium par Conyers Herring et d'autres. Le terme « vallée-tronique » a été inventé dans les années 2000, lorsque les chercheurs ont commencé à explorer le degré de liberté de vallée pour le traitement de l'information.
La structure de bandes d'un semi-conducteur découle du potentiel périodique du réseau cristallin. Les électrons proches d'une vallée se comportent comme des particules libres, mais avec une masse effective qui dépend de la courbure de la bande en ce point. En appliquant des champs externes — électriques, magnétiques ou optiques — on peut peupler ou lire sélectivement les électrons dans différentes vallées. Dans des matériaux comme les dichalcogénures de métaux de transition (par exemple, le diséléniure de tungstène), les vallées sont couplées à la polarisation de la lumière, ce qui permet un contrôle optique de la population de vallées.
La vallée-tronique est explorée pour les dispositifs électroniques et optoélectroniques de nouvelle génération, tels que les transistors à base de vallées et les émetteurs de lumière à polarisation de vallée, qui pourraient offrir une informatique plus rapide et plus économe en énergie.
Dans le graphène, les électrons de différentes vallées se comportent comme s'ils avaient un « pseudo-spin » opposé, et ce degré de liberté de vallée est si robuste qu'il peut être utilisé pour créer des états topologiquement protégés, insensibles à la diffusion.
