EXEMPLO: O nitreto de gálio (GaN) é um material semicondutor utilizado em optoeletrônica, principalmente na fabricação do LED e do láser azul. O GaN pode.

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1 EXEMPLO: O nitreto de gálio (GaN) é um material semicondutor utilizado em optoeletrônica, principalmente na fabricação do LED e do láser azul. O GaN pode ser sintetizado na estrutura cristalina conhecida como “wurtzite” que é similar a uma estrutura hexagonal compacta, porém com átomos adicionais no seu interior e também na estrutura cristalina cúbica denominada “zincblende”. Sabendo que os parâmetros de rede do cristal de GaN dependem da temperatura, determine a densidade volumétrica do GaN (em g/cm3), wurtzite e zincblende, em T=600K. Dados: AGa = 69,723 g/mol, AN = 14,006 g/mol.

2 “wurtzite”

3 “wurtzite” a=0,31935 nm; c= 0,5191 nm Átomos de Ga = 6 Átomos de N = 6 Massa Total = Massa Ga + Massa N Massa Ga = 6x69,723/NA = × g Massa N = 6x14,0006 / NA = ×10-22 g Vol = 1,5 (3)0,5 a2 c = ×10-22 cm3 Densidade = Massa total / vol = 6,06 g/cm3

4 “zincblende”

5 “zincblende” a=0,4536 nm Átomos de Ga = 4 Átomos de N = 4 Massa Total = Massa Ga + Massa N Massa Ga = 4x69,723/NA = × g Massa N = 4x14,0006 / NA = ×10-23 g Vol = a3 = ×10-23 cm3 Densidade = Massa total / vol = 5,95 g/cm3

6 PROPOSTO:

7 EXEMPLO: A difração de Raios X devido ao plano (111) em uma amostra de cristal de MgO é produzida com uma câmara Laue e esta acontece a 1 cm do centro do filme. Calcule o ângulo de difração 2q e o ângulo de Bragg q. Considere que a amostra encontra-se a 3 cm do filme. Se o parâmetro de rede do MgO é 0,420 nm, determine o comprimento de onda que produz a difração de terceira ordem.

8 Arctan(1/3)=18,43 2 q + f = 180 = 0,5 ( ,43) = 80,78 2 q = 161,56 l = 2 (a / sqrt (h2 + k2 + l2)) sen q l = 2 0,420 nm / (sqrt (3)) sen = 0,153 nm

9 EXEMPLO: Um pesquisador recebeu amostras de três materiais, Pb, Au e Ca, cujos raios atômicos obtidos da tabela periódica são: 0,1750nm, 0,1442nm e 0,1970 nm, respectivamente. Um dos materiais foi selecionado de forma aleatória e obteve-se o seguinte padrão de difração de raios X com λ=0,09797 nm e ordem n=1. Determine a) a estrutura cristalina; b) os índices h, k e l de cada um dos planos que originou cada pico; c) A distância interplanar dhkl de cada um dos planos que originou cada um dos picos; d) o parâmetro de rede; e) o raio atômico; f) qual foi o material selecionado e justifique sua resposta;

10 2q

11 2q q

12 2q q sen q

13 2q q sen q sen2 q

14 2q q sen q sen2 q sen2 q/ sen2 q1

15 2q q sen q sen2 q sen2 q/ sen2 q1 x 3 (h2 + k2 + l2)

16 (h2 + k2 + l2) (h2 + k2 + l2) (h k l) ---> CFC 3 4 8 11 12 16 19 20 (1 1 1) (2 0 0) (2 2 0) (3 1 1) (2 2 2) (4 0 0) (3 3 1) (4 0 2) a = l sqrt (h2 + k2 + l2) / (2 sen q) a = 0,09797 nm sqrt (3) / (2 sen 8.5) = 0,5740 nm r= a sqrt[2] / 4 = 0,1970 nm  Ca