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:
  1. Valores típicos de desses materiais (GaP, ZnS, GaN).
  2. 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
De
onde é a escala de Pauling.

Passo 3

Vamos calcular (aproximadamente) De para cada um:
  • ZnS: De, De
  • GaP: ,
  • GaN: ,

Passo 4

Relação geral:
  • Maior De ligação mais iônica Eg(GaP) < Eg(ZnS) < Eg(GaN) band gap maior.
    Logo, em ordem de :
Então esperamos

Passo 5

Podemos comparar também com valores típicos de 2,26 eV < 3,6 eV e 2,26 eV < 3,4 eV (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.

Exercícios relacionados