Vật lí được xem là ngành khoa học cơ bản vì các định luật vật lí hầu như chi phối tất cả các ngành khoa học tự nhiên khác. Các nghiên cứu hiện tại của Vật lí được chia làm một số ngành riêng biệt nhằm mục đích tìm hiểu các khía cạnh khác của thế giới vật chất. Trong các ngành nghiên cứu của Vật lí học thì vật lí chất rắn được coi là ngành lớn nhất quan tâm tới tính chất của vật chất như chất rắn và chất lỏng dựa trên đặc tính và tương tác giữa các nguyên tử. Những kết quả thu được đã được ứng dụng rất nhiều trọng việc nghiên cứu và sử dụng các vật liệu rắn, đặc biệt là các vâtl liệu mới. Để xây dựng các vật liệu mới có ứng dụng rộng rãi cần phải tìm hiểu và giải thích được các hiện tượng xảy ra trong chất rắn, dựa trên việc nghiên cứu cấu trúc vùng năng lượng của nó. Điện tử tồn tại trong nguyên tử trên những mức năng lượng gián đoạn nhưng trong chất rắn khi các nguyên tử kết hợp với nhau thành khối thì các mức năng lượng này chồng phủ lên nhau và trở thành các vùng năng lượng. Các electron trong vật rắn có năng lượng thay đổi liên tục trong những khoảng xác định nào đó ngăn cách bởi các miền giá trị không cho phép- miền cấm. Thường người ta xét ba vùng chính là: vùng hóa trị, vùng dẫn, vùng cấm.