O semicondutor GaP deve apresentar energia de band gap maior ou menor que o ZnS? E em relação do GaN? Justifique.
Passo 1
Beleza, temos um enunciado simples de física de estado sólido: “O semicondutor GaP deve apresentar energia de band gap maior ou menor que o ZnS? E em relação ao GaN? Justifique.”
Conteúdo: energia de band gap de compostos II–VI e III–V.
O que vamos precisar:
Conteúdo: energia de band gap de compostos II–VI e III–V.
O que vamos precisar:
- Valores típicos de
desses materiais (GaP, ZnS, GaN). - Relação entre caráter iônico (diferença de eletronegatividade) e largura de band gap.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar por que a diferença de eletronegatividade interfere no band gap. Quanto mais iônica for a ligação, maior a separação de energia entre a banda de valência e de condução.
A diferença de eletronegatividade é dada por
A diferença de eletronegatividade é dada por
onde
é a escala de Pauling.
Passo 3
Vamos calcular (aproximadamente)
para cada um:
- ZnS:
, - GaP:
, - GaN:
,
Passo 4
Relação geral:
- Maior
ligação mais iônica band gap maior.
Logo, em ordem de:
Então esperamos
Passo 5
Podemos comparar também com valores típicos de
(em temperatura ambiente):
-
-
-
De fato:
Resposta
O GaP tem energia de gap menor que o ZnS e também menor que o GaN, pois sua ligação é menos iônica (diferença de eletronegatividade menor), resultando em um
mais baixo.