Halbleiter bestehen aus Elementen, die in der Mitte des Periodensystems angeordnet sind und als Halbmetalle bezeichnet werden. Das am häufigsten verwendete Element in der Halbleiterindustrie ist Silizium (Si), das in der Natur in Form von Siliziumdioxid (Sand) vorliegt und durch raffinierte Verfahren in elektronisch reines Silizium umgewandelt wird. Andere Elemente, die in Halbleitern verwendet werden, sind Germanium (Ge), Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP), Galliumnitrid (GaN) und andere Verbindungen.

Reines Halbleitermaterial hat eine sehr geringe Leitfähigkeit, aber durch die gezielte Dotierung mit geringen Mengen von Fremdatomen wie Bor oder Phosphor kann die Leitfähigkeit des Halbleiters erhöht werden. Dotierte Halbleiter sind die Grundlage für die Herstellung von Halbleiterbauelementen wie Transistoren, Dioden und Mikrochips. Durch das Hinzufügen von verschiedenen Fremdatomen können gezielt verschiedene elektrische Eigenschaften erzeugt werden, um spezifische Anwendungen zu erfüllen.