hemija
Kada je LED dioda prvi put postala komercijalno dostupna, prije više od 40 godina, niko nije obraćao veliku pažnju na to kako je napravljen ili od čega se hemijski sastoji. To je dijelom bilo zbog činjenice da je bilo dostupno samo nekoliko osnovnih tipova i boja (kao što su GaP – crvena i zelena i GaAsP – žuta). Danas, kako bi se dobile nove boje, ili talasne dužine, i poboljšale performanse i pouzdanost, stvaraju se mnoge nove vrste hemijskih struktura. Zbog toga se LED diode više ne pominju striktno po njihovoj boji već i po njihovom hemijskom nazivu, kao što su InGaAlP ili GaAlAs. Ako korisnik nije upoznat sa LED tehnologijom ili nema diplomu iz hemije i materijala, ova mešavina slova može biti veoma zbunjujuća. Sljedeće informacije su date kako bi se ublažile neke od ove zabune.
Galij
Prvi i primarni element koji se koristi u proizvodnji gotovo svih poluvodičkih LED uređaja je galijum. Galijum je metalni materijal koji se nalazi kao element u tragovima u uglju, boksitu i drugim mineralima. Simbol za galijum je “Ga” – (atomski broj 31). Kada se kombinuje sa arsenom „As“ (atomski broj 33), veoma otrovnim sivim metalnim elementom, na temperaturama od oko 4000 stepeni Farenhajta, nastaje jedinjenje galij arsenida „GaAs“. Ova tamno siva kristalna smjesa je osnova za originalne poluvodičke LED diode proizvedene prije skoro 40 godina. Kada se struja/energija primeni na ovaj materijal, emituju se fotoni ili čestice svetlosti. GaAs sam po sebi emituje svjetlost u infracrvenom opsegu koja nije vidljiva ljudskom oku, međutim, ako drugi element, fosfor (visoko reaktivni bijeli ili žuti, nemetalni element, koji se prirodno pojavljuje u fosfatima, s atomskim brojem 15 i simbolom “ P”) se uvodi mješoviti kristal galijum aresenid fosfida “GaAsP”. U zavisnosti od proporcionalne količine fosfora, postiže se svetlost u vidljivom opsegu od crvene do žute.
Uz gore opisani GaAsP, razvijena je i kombinacija materijala galijum posfida „GaP“. Pravilnim dopiranjem ovog kristalnog jedinjenja mogu se dobiti različite boje. Na primjer, dodavanjem cink-kiseonika GaP-u, dobija se crvena boja. Dodavanjem dušika postiže se zeleno svjetlo. Važno je napomenuti da u gotovo svim poluprovodničkim LED materijalima, dodani elementi kao što su cink, azot, berilijum itd. obično nisu navedeni u opštoj kratici strukture materijala. Svi gore spomenuti materijali, iako su razvijeni prije mnogo godina, još uvijek su široko dostupni i u upotrebi i danas. (Tabela 1)
Aluminijum
Krajem 1970-ih otkriveno je da se dodavanjem aluminijuma “Al” (atomski broj 13 i najzastupljeniji metalni element u zemljinoj kori) spoju GaAs može proizvesti crvena boja sa značajno povećanom svjetlinom i efikasnošću. postojeći proizvod. Tako je nastao galijum aluminijum arsenid “GaAlAs”. Iako kombinacija galija, aluminijuma i arsena postoji oko 30 godina, stvarni format elementarne konfiguracije varira. Neki proizvođači opisuju jedinjenje kao AlGaAs, dok ga drugi nazivaju GaAlAs. Prvobitno su mnogi mislili da je materijal koji je prvi određen pronađen u većim količinama od sljedećih elemenata. Ako je GaAlAs bila oznaka, onda je Ga (galijum) bio primarni element u jedinjenju. Al (aluminij) bi bio drugi, a As (arsenid) treći. To je navelo mnoge korisnike da vjeruju da ako je redoslijed elemenata drugačiji, svaki od spojeva je značajno drugačiji. Ovo je netačna pretpostavka. Redosled postavljanja svakog elementa u jedinjenje ne prati standardne hemijske sekvence niti je to potrebno pošto tačna hemijska struktura nije navedena. GaAlAs su samo "primarni" elementi koji se koriste u jedinjenju. Svi ostali dodatni elementi ili dodaci kao što su cink ili dušik i njihov tačan sastav nisu navedeni. U suštini, jedina razlika između GaAlAs i AlGaAs je u načinu na koji je napisan akronim.
Nedavno je ova mešavina slova i vrsta materijala dodatno zakomplikovana uvođenjem mnogih novih jedinjenja kao što je indijum galij aluminijum fosfid „InGaAlP“. Sa dodatkom indija "In" (meka savitljiva srebrno-bijela metalna jedinjenja koja se nalazi prvenstveno u rudama cinka i kositra sa atomskim brojem 49) otkriveno je da ne samo da će se poboljšati svjetlina i efikasnost LED dioda, već će se i stvarni vijek trajanja značajno produžiti. povećana u odnosu na postojeće materijale kao što je GaAlAs. Nadalje, uz pravilno dopiranje, može se proizvesti širok izbor boja i valnih dužina. Slično kao i galijum-aluminijum-arsenid, akronim za indijum-galijum-aluminijum-fosfid može se izraziti na više načina. Dva najčešća su InGaAlP i AlInGaP. Oba oblika su hemijski isti materijal.
Grupa III i Grupa V Elementi
Elementi kao što su (Al, Ga i In) nazivaju se elementi grupe "III", dok su (P, As i N) elementi grupe "V". Poluprovodnički proizvod koji emituje svjetlost se obično naziva "III-V" materijalom izvedenom iz periodnog sistema. Druga jedinjenja kao što je silicijum karbid “SiC” koji kombinuje silicijum (nemetalni element koji se u velikoj meri nalazi u zemljinoj kori u silicijum dioksidu i koristi se za proizvodnju stakla, poluprovodničkih uređaja, grnčarije itd. sa atomskim brojem 14) i ugljenik (prirodni Obilni nemetalni element koji se javlja u svim organskim ili živim organizmima sa atomskim brojem 6) i galijum nitrid “GaN” koriste se u proizvodnji plavih i zelenih LED dioda. Akronim za ove spojeve je općenito konzistentan u cijeloj industriji, iako se može prenijeti u bilo koje vrijeme. Jednom kada je hemijsko jedinjenje uspostavljeno, akronim koji opisuje tu supstancu može biti vrlo subjektivan prema hirovima proizvođača ili programera. Važno je napomenuti da jedno jedinjenje ne treba pogrešno tumačiti kao superiorno ili inferiorno u odnosu na drugo jedinjenje sa istim hemijskim sastavom, ali drugačijim hemijskim redom.
