Arseniuro de galio, GaAs, Es bien sabido que un semiconductor compuesto de galio y arsénico tiene propiedades físicas que prometen aplicaciones prácticas. En forma de nanocables y nanopartículas, tiene un potencial particular para su uso en la fabricación de células solares y optoelectrónica en muchas de las mismas aplicaciones en las que se usa comúnmente el silicio.

Pero la capacidad semiconductora natural de GaAs requiere algunos ajustes para que sea más deseable para su uso en la fabricación de este tipo de productos. El nuevo trabajo de un equipo dirigido por Alexander Goncharov de Carnegie explora un enfoque novedoso para tal ajuste. Su trabajo se publica en Informes científicos . El equipo de investigación incluye a Wei Zhou, Xiao-Jia Chen, Xin-Hua Li y Yu-Qi Wang de la Academia de Ciencias de China y Jian-Bo Zhang de la Universidad de Tecnología del Sur de China.

Las sustancias metálicas conducen la corriente eléctrica fácilmente, mientras que los materiales aislantes (no metálicos) no conducen ninguna corriente. Los materiales semiconductores exhiben una conductividad eléctrica de rango medio. Cuando los materiales semiconductores se someten a una entrada de una energía específica, los electrones ligados se pueden mover a energía superior, estados conductores. La energía específica requerida para hacer este salto al estado de conducción se define como "banda prohibida". El ajuste fino de esta banda prohibida tiene el potencial de mejorar el potencial comercial del arseniuro de galio.

Hay diferentes métodos disponibles para diseñar pequeños ajustes en la "banda prohibida". El equipo de Goncharov se centró en la nueva aplicación de muy alta presión, lo que puede hacer que un compuesto experimente cambios electrónicos que pueden alterar las propiedades portadoras de electrones de los materiales. Ya se había demostrado en nanocables hechos a partir de una forma cristalina de arseniuro de galio, la estructura cúbica llamada "zincblenda", que la "banda prohibida" se ensancha bajo presión.

En cambio, la presente investigación se centró en nanocables de una forma cristalina menos común:la estructura hexagonal denominada "wurtzita". El equipo sometió arseniuro de galio "wurtzita" hasta aproximadamente 227, 000 veces la presión atmosférica normal (23 gigapascales) en celdas de yunque de diamante. Descubrieron que la "banda prohibida" por la que los electrones necesitan para saltar también se ensanchó, aunque no tanto como en el caso de los nanocables de cristal "zincblenda".

Significativamente, descubrieron que alrededor de 207, 000 veces la presión atmosférica normal (21 gigapascales), los nanocables de arseniuro de galio "wurtzita" sufrieron un cambio estructural que indujo una nueva fase, el llamado "ortorrómbico", que posiblemente tenga propiedades electrónicas metálicas.

"La similitud en el comportamiento cuando se somete a alta presión, pero resultando en diferencias significativas en el tamaño de la 'banda prohibida', entre las dos estructuras cristalinas de arseniuro de galio sugiere que ambos tipos de estructuras de GaAs podrían teóricamente incorporarse en un solo dispositivo, o incluso un solo nanoalambre, y realizar funciones electrónicas mucho más complejas y útiles a través de interacciones entre las fases, Goncharov dijo:"Creemos que estos hallazgos estimularán una mayor investigación sobre el arseniuro de galio con fines científicos y prácticos básicos".