Semicondutores de grande a) Qual é o comprimento de onda da luz (em nm) que GaN deve emitir?
b) Você esperaria que o comprimento de onda diminuísse ou aumentasse quando se usa
? Explique e classifique este tipo de semicondutor.
b) Você esperaria que o comprimento de onda diminuísse ou aumentasse quando se usa
Passo 1
Beleza, o enunciado pede duas coisas sobre semicondutores de nitreto:
a) Calcular o comprimento de onda da luz que o GaN emite;
b) Dizer se esse comprimento de onda aumenta ou diminui quando a gente usa a liga GaₓIn₁₋ₓN e classificar esse semicondutor.
O conteúdo aqui é física de estado sólido – mais precisamente band gap de semicondutor e relação energia-comprimento de onda. Vamos precisar da energia de gap do GaN (cerca de 3,4 eV) e da fórmula que liga energia e comprimento de onda:
a) Calcular o comprimento de onda da luz que o GaN emite;
b) Dizer se esse comprimento de onda aumenta ou diminui quando a gente usa a liga GaₓIn₁₋ₓN e classificar esse semicondutor.
O conteúdo aqui é física de estado sólido – mais precisamente band gap de semicondutor e relação energia-comprimento de onda. Vamos precisar da energia de gap do GaN (cerca de 3,4 eV) e da fórmula que liga energia e comprimento de onda:
Passo 2
Vamos fazer a parte (a). Primeiro, a teoria:
– A energia do fóton que o semicondutor emite é igual ao band gap .
– A relação entre energia (em eV) e comprimento de onda
(em nm) é
– A energia do fóton que o semicondutor emite é igual ao band gap
– A relação entre energia
– Aqui usamos a constante
.
Passo 3
Só trocar o
pelo band gap do GaN, que é
:
Isso significa que o GaN emite na faixa ultravioleta próxima (violeta escuro).
Passo 4
Agora a parte (b). Teoria rápida: se a gente forma uma liga GaₓIn₁₋ₓN, mistura GaN (band gap ~3,4 eV) com InN (band gap ~0,7 eV), o band gap resultante fica entre esses valores e depende de
. Quanto mais TÍNIO (In), menor o gap.
– Band gap menor → →
.
Ou seja, ao inserir In, o comprimento de onda aumenta (vai pro visível/já-laranja, vermelho, etc.).
Esse material é um semicondutor composto ternário (liga GaₓIn₁₋ₓN), de gap direto, usado para ajustar a cor dos LEDs.
– Band gap menor →
Ou seja, ao inserir In, o comprimento de onda aumenta (vai pro visível/já-laranja, vermelho, etc.).
Esse material é um semicondutor composto ternário (liga GaₓIn₁₋ₓN), de gap direto, usado para ajustar a cor dos LEDs.
Resposta
a)
.
b) Ao usar , o band gap cai e a
aumenta. Esse semicondutor é uma liga ternária (Ga–In–N) de gap direto, com band gap ajustável pela composição
.
b) Ao usar