Transição de banda indireta para direta em semicondutores de GaP através da formação de cascas quânticas em nanocristais de ZnS

Embora o GaP, um semicondutor composto III-V, tenha sido amplamente utilizado na indústria optoeletrônica por décadas como um material tradicional, a natureza inerentemente indireta da banda de GaP limita sua eficiência. Aqui, demonstramos uma transição de banda indireta para direta do GaP através da formação de cascas quânticas na superfície de nanocristais de ZnS. A casca quântica ZnS/GaP com uma heterojunção reversa tipo I, consistindo em uma casca de GaP extremamente fina crescida sobre um núcleo de ZnS, apresenta um rendimento quântico de fotoluminescência recorde de 45,4% na faixa de emissão violeta (comprimento de onda = 409 nm), validando sua natureza de banda direta. Cálculos de teoria do funcional de densidade revelam ainda que os nanocristais de ZnS, como plataforma de crescimento para cascas quânticas de GaP, desempenham um papel crucial na formação da banda direta através da hibridização de estados eletrônicos com o GaP. Essas descobertas sugerem o potencial para alcançar bandas diretas em compostos que são limitados por suas lacunas de energia indiretas inerentes, oferecendo uma estratégia para modelar estruturas energéticas para melhorar significativamente as eficiências em optoeletrônica e fotovoltaica.