Os elementos semicondutores silício e germânio são transparentes a luz visível? Justifique.
Passo 1
O enunciado pergunta se os semicondutores silício e germânio são transparentes à luz visível. Este é um problema de interação da luz com a matéria, em que precisamos comparar a energia dos fótons visíveis com o gap (lacuna) de energia dos semicondutores para ver se há absorção por transições interbandas.
Passo 2
A luz visível corresponde a comprimentos de onda entre cerca de 400 nm (violeta) e 700 nm (vermelho). A energia de um fóton é dada por
onde
é a constante de Planck e
a velocidade da luz. Substituindo valores, obtém-se a faixa
Passo 3
Os gaps de energia indiretos dos semicondutores são aproximadamente
Qualquer fóton com energia
pode excitar elétrons da banda de valência para a banda de condução, gerando absorção.
Passo 4
Comparando, temos
Logo, fótons de luz visível possuem energia suficiente para promover elétrons através do gap em ambos os materiais, ou seja, eles absorvem fortemente essa faixa e não são transparentes.
Resposta
Não. Silício e germânio não são transparentes à luz visível, pois seus gaps de energia (
eV e
eV) são menores que a energia dos fótons visíveis (1,7 eV a 3,1 eV), permitindo transições interbandas e absorção da luz nessa faixa.