Pesquise e determine o nivel de E_{z} para GaP, ZnS e GaAsP, trés materiais semicondutores usados na prática. Determine também o nome de cada material.

Passo 1

O enunciado pede para determinar o nível de energia de gap de banda (que vamos chamar de E_{g}) em três semicondutores práticos: GaP, ZnS e GaAsP. O conteúdo envolve física de semicondutores e propriedades de bandas proibidas a T=300,K (ambiente). Vamos precisar dos valores tabelados de E_{g} a 300,K e do nome químico de cada material.

Passo 2

Em semicondutores, o nível de energia de gap de banda \,E_{g} é a diferença de energia entre o topo da banda de valência e o fundo da banda de condução. Esse valor determina o comprimento de onda mínimo de fótons que o material pode absorver ou emitir.

Passo 3

Para o fosforeto de gálio (GaP) à temperatura ambiente, a literatura dá
E_{g}(\mathrm{GaP}) \approx 2{,}26\\ \mathrm{eV}
GaP é um semicondutor de gap indireto usado em LEDs verdes e dispositivos optoeletrônicos.

Passo 4

Para o sulfeto de zinco (ZnS) na fase cúbica (zincblenda) a 300,K, encontramos
E_{g}(\mathrm{ZnS}) \approx 3{,}68\\ \mathrm{eV}
ZnS é empregado em dispositivos optoeletrônicos UV e fósforos.

Passo 5

O arsenieto-fosfeto de gálio (GaAs _{1-x}P _{x}) tem gap ajustável entre os valores de GaAs e GaP. Em geral,
E_{g}(\mathrm{GaAs_{1-x}P_{x}}) \approx 1{,}42\,(1-x)+2{,}26\,x \;-\;b\,x(1-x)
com parâmetro de curvatura b\approx0{,}7,eV. Assim, seu E_{g} varia de
1{,}42\\ \mathrm{eV}\quad(\text{GaAs puro, }x=0) \quad\text{até}\quad 2{,}26\\ \mathrm{eV}\quad(\text{GaP puro, }x=1).é
Esse material é usado em LEDs vermelhos e emissores visíveis.

Resposta

GaP (fosforeto de gálio): E_{g}\approx2{,}26,eV
ZnS (sulfeto de zinco, zincblenda): E_{g}\approx3{,}68,eV
GaAs _{1-x}P _{x} (arsenieto-fosfeto de gálio): E_{g} varia de 1{,}42 eV x=0 a 2{,}26 eV x=1, conforme a composição.

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