p Arsenieto de gálio, GaAs, um semicondutor composto de gálio e arsênio é bem conhecido por ter propriedades físicas que prometem aplicações práticas. Na forma de nanofios e nanopartículas, ele tem um potencial particular para uso na fabricação de células solares e optoeletrônica em muitas das mesmas aplicações em que o silício é comumente usado. p Mas a capacidade semicondutora natural do GaAs requer alguns ajustes para torná-lo mais desejável para uso na fabricação desses tipos de produtos. Novo trabalho de uma equipe liderada por Alexander Goncharov de Carnegie explora uma nova abordagem para tal ajuste. Seu trabalho é publicado em Relatórios Científicos . A equipe de pesquisa inclui Wei Zhou, Xiao-Jia Chen, Xin-Hua Li e Yu-Qi Wang da Academia Chinesa de Ciências e Jian-Bo Zhang da Universidade de Tecnologia do Sul da China.

p Substâncias metálicas conduzem corrente elétrica facilmente, enquanto os materiais isolantes (não metálicos) não conduzem corrente nenhuma. Os materiais semicondutores exibem condutividade elétrica de faixa média. Quando materiais semicondutores são submetidos a uma entrada de uma energia específica, elétrons ligados podem ser movidos para energia mais alta, estados condutores. A energia específica necessária para fazer esse salto para o estado de condução é definida como "intervalo de banda". O ajuste fino dessa lacuna de banda tem o potencial de melhorar o potencial comercial do arsenieto de gálio.

p Existem diferentes métodos disponíveis para projetar pequenos ajustes no "gap de banda". A equipe de Goncharov se concentrou na nova aplicação de pressão muito alta, que pode fazer com que um composto sofra mudanças eletrônicas que podem alterar as propriedades do transportador de elétrons dos materiais. Já havia sido demonstrado em nanofios feitos de uma forma cristalina de arseneto de gálio - a chamada estrutura cúbica de "zincblenda" - que o "gap" aumenta sob pressão.

p A presente pesquisa se concentrou em nanofios de uma forma cristalina menos comum - a chamada estrutura hexagonal "wurtzita". A equipe submeteu o arsenieto de gálio "wurtzita" a até cerca de 227, 000 vezes a pressão atmosférica normal (23 gigapascais) em células de bigorna de diamante. Eles descobriram a "lacuna de banda" que os elétrons precisam saltar para também se alargar, embora não tanto quanto no caso dos nanofios de cristal "zincblende".

p Significativamente, eles descobriram que por volta de 207, 000 vezes a pressão atmosférica normal (21 gigapascais), os nanofios de arsenieto de gálio "wurtzita" passaram por uma mudança estrutural que induziu uma nova fase, o chamado "ortorrômbico", que possivelmente pode ter propriedades eletrônicas metálicas.

p "A semelhança no comportamento quando sujeito a alta pressão, mas resultando em diferenças significativas no tamanho do 'gap', entre as duas estruturas cristalinas de arseneto de gálio sugere que ambos os tipos de estruturas GaAs poderiam teoricamente ser incorporados em um único dispositivo, ou mesmo um único nanofio, e realizar funções eletrônicas muito mais complexas e úteis por meio de interações entre as fases, "Goncharov disse." Acreditamos que essas descobertas estimularão mais pesquisas sobre o arsenieto de gálio para fins científicos e práticos básicos.