Die allermeisten Stoffe leiten elektrischen Strom oder sie leiten ihn nicht. Eine Ausnahme davon sind jedoch die Halbleiter: Sie leiten den Strom erst dann, wenn eine elektrische Spannung an sie angelegt wird. Das macht sie zu idealen Kandidaten für miniaturisierte Schalter, den Transistoren. Wie ein Torwächter lassen diese einen Strom nur dann passieren, wenn sie sollen. Transistoren aus Halbleitermaterialien bilden das Herzstück jedes Computerchips.

Ihr Zwitterwesen verdanken die Halbleiter der so genannten Bandlücke ihrer Elektronenhülle, dank der bestimmte Elektronen ihrer Atome entweder mobilisiert werden oder an das Atom gebunden bleiben. Im ersten Fall leitet das Material Strom, im zweiten nicht.

Der verbreitetste Halbleiter ist heutzutage eindeutig das Silizium, dessen englische Bezeichnung "silicon" dem Silicon Valley seinen Namen gab. Materialforscher suchen aber intensiv nach neuen, noch besser geeigneten Materialien. Insbesondere Graphen, Kohlenstoffnanoröhrchen und eine neuartige Klasse von zweidimensionalen Materialien werden auf Halbleitertauglichkeit abgeklopft. Sie gelten als heiße Kandidaten für eine superschnelle und sparsame Elektronik der Zukunft.