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Metais e semicondutores

CQ132 - 2014

Sólidos Metálicos

- Sólidos formados somente por átomos metálicos mantido porligações metálicas- bons condutores de calor e de eletricidade. Maleáveis. BaixasT.F.

Empacotamentos compactos

• Estruturas cristalinas podem ser visualizadas pelo modelo do

empacotamento de esferas

fcchcp

NC = 12

> F.E.

Polimorfismo e Politipismo

• Metais podem adotar mais de uma estrutura:

• Baixa direcionalidade da ligação

• Politipismo: Sequencias de empilhamentos

complexas ou aleatórias (fcc ou hcp)

• Polimorfismo: Adoção de diferentes formas

cristalinas.

Ligas

• Soluções sólidas

– substitucionais

– intersticiais

Ex. Latão: Cu/Zn (5%-45%)

Bronze: Cu/Sn (Zn, Ni, Ag, P, Pb)

Aço: Fe/C

Amalgama: Hg/Au (Ag, Sn, Zn)

Z+ Z-+

−=

−+

nr

zANzU

11

1

400

0πε

TLV / OM

Estruturade

Bandas

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Estrutura eletrônica de bandas Estrutura eletrônica de bandas

Metal alcalino: ns1

Alcalino terroso: ns2np0

Metal de transição: (n-1)dxnsy

Estrutura de bandas e Nível de Fermi Condutividade elétrica - Transporte

Par elétron-“buraco”

“vacância”

Condutividade Semicondutores

• 4<NC<8• Ex. Si, C, • SiC, GaAs• II-VI: ZnO; ZnS; ZnSe; ZnTe; CdS, CdSe,

CdTe; HgS, … • Óxidos: TiO2, SnO2, Cu2O, BaTiO3• Magnéticos: Fe3O4, La0.7Ca0.3MnO3• Lamelares: MoS2

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SemicondutoresDistribuição de Fermi-Dirac e Nível de

Fermi

1

1)(

+

=−

kT

EE F

e

P

T→0; P = ½; E = EF

EF = ½ (ECB+EVB) Fermilevel

VB

CB

Semicondutor extrínseco

Si P(n-type)

Si B(p-type)

Silício

Junção p-n Semicondutores

• Diodos

• Células solares

• Led

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Propriedades ópticas Interação luz - matéria

• Luz espalhada ≠ emitida

Propriedades ópticas

ZnSe

ZnO

TiO2

CdSe

PbTeCuO

HgO

PbO

PbO2

Outros pigmentos

• Transições de natureza interna do metal

• Transições de campo ligante (d-d)

NiO Fe2O3Cr2O3