p As características eletrônicas de uma interface entre dois semicondutores de largura de banda larga são determinadas por pesquisadores da KAUST:um insight que ajudará a melhorar a eficiência de dispositivos eletrônicos emissores de luz e de alta potência. p Semicondutores, como silício e nitreto de gálio, têm propriedades elétricas em algum lugar entre as de um condutor e de um isolador. Eles só permitem que a corrente flua quando os elétrons têm energia suficiente para superar uma barreira conhecida como bandgap. O bandgap - que pode ser direto ou indireto, estreito ou grande - determina as propriedades dos semicondutores e suas aplicações consequentes.

p Materiais com grande folga, por exemplo, são úteis em eletrônicos de alta potência porque têm maior tensão de ruptura para transistores eficientes em termos de energia, em comparação com materiais de bandgap estreitos, como o silício. Eles também podem produzir luz profundamente na parte ultravioleta do espectro, tornando-os úteis para desinfecção e purificação de água.

p Esses materiais podem ser adaptados para uma aplicação específica, colocando em camadas diferentes semicondutores uns sobre os outros para criar uma chamada heteroestrutura com as propriedades desejadas. Mas é vital entender como os bandgaps de dois semicondutores se alinham quando os semicondutores são reunidos dessa maneira.

p Haiding Sun e o investigador principal Xiaohang Li da KAUST e colegas de trabalho do Instituto de Tecnologia da Geórgia, relatam que eles mediram experimentalmente o alinhamento de dois grandes materiais de bandgap emergentes:nitreto de boro e alumínio e nitreto de alumínio e gálio.

p O Prêmio Nobel de Física de 2014 foi concedido em reconhecimento ao desenvolvimento de diodos emissores de luz de nitreto de gálio. Mas, em comparação com nitreto de gálio, nitreto de alumínio tem um bandgap muito maior de 6,1 elétron-volts. Suas propriedades eletrônicas podem ser ajustadas substituindo alguns dos átomos de alumínio no cristal por boro ou gálio.

p A equipe criou uma interface entre o nitreto de boro e alumínio com uma proporção de átomos de boro para alumínio de 14:86 e nitreto de alumínio e gálio com uma proporção de nitreto de gálio de 30:70 em um substrato de safira coberto com nitreto de alumínio.

p Eles usaram espectroscopia de fotoemissão de raios-X de alta resolução para medir o deslocamento entre o topo e a base dos bandgaps dos dois materiais. Eles mostram que os bandgaps têm um alinhamento escalonado, com ambas as bordas superior e inferior do bandgap do Al0.7Ga0.3N mais baixas do que a respectiva borda em B0.14Al0.86N.

p "Com base nos resultados experimentais, podemos alcançar uma quantidade muito maior de concentração de portadores de folha de gás de elétron bidimensional em tal junção, "diz Sun." A determinação do alinhamento de banda da heterojunção B0.14Al0.86N / Al0.7Ga0.3N fornece suporte valioso no projeto de dispositivos ópticos e eletrônicos baseados em tais junções. "