E6 Compostos e ligas de semicondutores (III-V)

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A composição dessa liga semicondutora III-V, ou seja, a proporção entre os diferentes elementos dos grupos III e V que a compõem, determina, de acordo com a lei de Vegard, o parâmetro de rede dessa mesma liga. A lei de Vegard interpola linearmente entre o parâmetro de rede de cada um dos compostos binários extremos que constituem essa liga semicondutora, resultando no parâmetro de rede correspondente à proporção exata de cada um desses compostos binários extremos na composição da liga. Quanto mais próxima a composição da liga estiver de um desses compostos binários extremos, mais próximo o parâmetro de rede, de acordo com a lei de Vegard, estará do parâmetro de rede desse composto binário extremo.

Essa mesma composição da liga também determina, mas de acordo com uma relação de curvatura marcadamente não linear em vez da interpolação linear já seguida por esse parâmetro de rede, o gap de banda dessa liga semicondutora, o que estabelece outro modelo para esse conjunto: o gap de banda dessa liga semicondutora desvia-se, na maior parte dessa faixa de composição da liga, da simples interpolação linear que ocorreria entre os gaps de banda de cada um desses compostos binários extremos. É um parâmetro de curvatura específico para cada par de compostos binários extremos que quantifica, em cada composição intermediária da liga, o quanto esse gap de banda se desvia dessa interpolação linear. Um parâmetro de curvatura maior para esse par de compostos binários extremos significa que esse gap de banda, nas composições intermediárias da liga, desvia-se ainda mais dessa interpolação linear entre esses dois compostos binários extremos.

Portanto, esse modelo, com seu parâmetro de rede e gap de banda definidos, permite que essa mesma composição de liga produza uma transição entre um regime de gap de banda direto e um regime de gap de banda indireto. À medida que a composição dessa liga varia, o mínimo da banda de condução dessa liga semicondutora pode se deslocar no espaço de momentos, do mesmo ponto que o máximo de sua banda de valência para um ponto diferente nesse mesmo espaço de momentos. Esse deslocamento do mínimo da banda de condução é o que produz a transição entre os dois regimes de bandgap. O fato de essa composição da liga, com seu parâmetro de rede e bandgap característicos e ajustáveis, definir ambos os parâmetros para cada camada individual a torna, em última análise, a base para o projeto das heteroestruturas descritas em mais detalhes por outros dois modelos dessa montagem, camada semicondutora sobre camada semicondutora, cada uma com sua própria composição de liga escolhida deliberadamente.

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