ELEMENTOS FÍSICOS DEL ESTADO SÓLIDO

INTRODUCCIÓN
En 1879, E. H. Hall descubrió un efecto esencial para el desarrollo de métodos que permitieron la caracterización de semiconductores. Este efecto permite la determinación de la densidad de cargas además del tipo de carga transportada. En 1897, el descubridor del electrón, J. J. Thomson, estimuló el desarrollo de descripciones teóricas de la conducción en metales. Tres añosdespués, P. Drude desarrolló un modelo, el cual describe la conducción térmica y eléctrica de sólidos. Sin embargo, una descripción cuantitativa del transporte de carga en semiconductores fue sólo posible después de que la mecánica cuántica estuvo disponible y fue aplicada a los sólidos. En 1926, F. Bloch formuló un teorema de mecánica cuántica, conocido como el teorema de Bloch, el cual describe lafunción de onda del electrón tomando en cuenta la estructura cristalina del sólido. Otro importante descubrimiento fue hecho por A. H. Wilson en 1931, quien demostró que los semiconductores son aislantes con estrechos gaps de energía. Él también introdujo el concepto de huecos. El gap de energía es también importante para comprender el comportamiento contrario de los semiconductores y aislantes encampos eléctricos fuertes. En 1934, C. Zener mostró que esto se origina por el tunelamiento entre bandas, es decir, por el tunelamiento a través de gaps de energía.
Cincuenta años atrás, Bardeen, Brattain y Shockley desarrollaron el primer transistor abriendo el camino a los dispositivos semiconductores. El primer láser semiconductor fue fabricado a principios de la década de los sesenta. Una grancantidad de investigaciones en semiconductores III-IV y II-VI en las siguientes décadas fue estimulada por el desarrollo de técnicas de crecimiento epitaxial a finales de los sesenta y principios de los setenta, en particular para hetero-estructuras, las cuales están compuestas de dos o más semiconductores con diferentes gaps de energía. Una nueva ola en investigaciones de hetero-estructurassemiconductoras de bajas dimensiones fue desencadenada por el descubrimiento del efecto Hall cuántico en 1980 por K. von Klitzing en la capa de inversión de un field effect transistor, el cual forma una capa cuasi bidimensional. Esta investigación está enfocada actualmente a través de la realización de alambres cuánticos y láseres dot además de un transistor de electrón simple. Un eslabón que faltaba paraaplicaciones optoelectrónicas fue descubierto en 1992, el láser azul basado en semiconductores II-VI. No obstante, actualmente su tiempo de vida es aún algo corto. En 1993, el diodo de emisión de luz azul (LED) basado en GaN fue demostrado y ahora se produce en masa. En 1997 el primer láser de diodo azul basado en GaN con un estimado de tiempo de vida de más de 10000 horas se reportó.ELEMENTOS FÍSICOS DEL ESTADO SÓLIDO
Conductor
Se define un conductor eléctrico como aquel material que en el momento en el cual se pone en contacto con un cuerpo cargado eléctricamente, trasmite la electricidad a todos los puntos de su superficie. Son elementos que contienen electrones libres en su interior por lo que facilitan el desplazamiento de las cargas en el material.Los mejores conductores eléctricos son los metales y sus aleaciones, aunque existen materiales no metales que tienen la propiedad de conducción de la electricidad, un ejemplo de esto es el grafito y la soluciones salinas.
Aislantes
Se caracterizan porque a 0 K tienen la banda de valencia completamente llena mientras que la de conducción está vacía y, además, la banda prohibida tiene un ancho deaproximadamente, 10 eV. A temperatura ambiente, la energía extra de origen térmico que poseen los electrones de valencia es del orden de 0,03 eV, por lo que no tiene la energía suficiente para saltar a la banda de conducción. Como resultad, se concluye que existen pocos electrones excitados ocupando los niveles de Bc. La energía de Fermi se encuentra en medio de la banda prohibida. Un aislador...