Química
Quan el LED va començar a estar disponible comercialment, fa més de 40 anys, ningú va prestar molta atenció a com es va fer o en què consistia químicament. Això es va deure en part al fet que només hi havia uns pocs tipus i colors bàsics disponibles (com gaP - vermell i verd, i GaAsP - groc). Avui en dia, per tal d'obtenir nous colors, o longituds d'ona, i millorar el rendiment i la fiabilitat, hi ha molts nous tipus d'estructures químiques que s'estan creant. A causa d'això, els LEDsare ja no es refereixen estrictament pel seu color, sinó també pel seu nom químic, com InGaAlP o GaAlAs. Si l'usuari no està familiaritzat amb la tecnologia LED o no té un títol en química i materials, aquest hodgepodge de lletres pot ser molt confús. Es proporciona la següent informació per ajudar a alleujar part d'aquesta confusió.
Gal·li
El primer i principal element utilitzat en la fabricació de gairebé tots els dispositius LED semiconductors és el gal·li. El gal·li és un material metàl·lic que es troba com a oligoelement en el carbó, la bauxita i altres minerals. El símbol del gal·li és "Ga" - (nombre atòmic 31). Quan es combina amb l'arsènic "As" (nombre atòmic 33), un element metàl·lic gris altament verinós, a temperatures d'uns 4000 graus Fahrenheit, es forma l'arsenur de gal·li compost "GaAs". Aquest compost cristal·lí de color gris fosc és la base dels LED semiconductors originals fabricats fa gairebé 40 anys. Quan s'aplica corrent /energia a aquest material, s'emeten fotons o partícules de llum. GaAs per si mateix emet llum en el rang infraroig que no és visible per a l'ull humà, però, si s'introdueix un altre element, el fòsfor (un element blanc o groc altament reactiu, no metàl·lic, que es produeix naturalment en fosfats, amb nombre atòmic 15 i símbol "P") s'introdueix un cristall mixt de fosfat d'aresènid de gal·li "GaAsP". Depenent de la quantitat proporcional de fòsfor, s'aconsegueix llum en el rang visible de vermell a groc.
A més de GaAsP descrit anteriorment, es va desenvolupar la combinació de material de pòrfi "GaP". Mitjançant el dopatge adequat d'aquest compost cristal·lí, es podrien obtenir diversos colors. Per exemple, afegint zinc-oxigen a GaP, s'obté el color vermell. Amb l'addició de nitrogen, s'aconsegueix llum verda. És important tenir en compte que en gairebé tot el material semiconductor LED die material, els elements afegits com zinc, nitrogen, beril·li, etc. no solen especificar-se en l'acrònim general d'estructura material. Tots els materials esmentats anteriorment, tot i que es van desenvolupar fa molts anys, encara estan àmpliament disponibles i en ús avui en dia. (Taula. 1)
Alumini
A finals de la dècada de 1970, es va descobrir que mitjançant l'addició d'alumini "Al" (nombre atòmic 13, i l'element metàl·lic més abundant a l'escorça terrestre) al compost de GaAs, es podia produir un color vermell amb una brillantor i eficiència significativament augmentades sobre el producte existent. Així, es va formar l'arsenur d'alumini de gal·li "GaAlAs". Tot i que la combinació de gal·li, alumini i arsènic han existit durant aproximadament 30 anys, el format real per a la configuració elemental varia. Alguns fabricants representen el compost com AlGaAs, mentre que altres l'anomenen GaAlAs. Originalment, molts pensaven que el material designat primer es trobava en quantitats més grans que els elements següents. Si GaAlAs era la designació, llavors Ga (gal·li) era l'element principal del compost. Al (alumini) seria segon i As (arsenur) seria tercer. Això va fer que molts usuaris creguessin que si l'ordre dels elements era diferent, cadascun dels compostos era significativament diferent. És una suposició incorrecta. L'ordre en què es col·loca cada element en el compost no segueix seqüències químiques estàndard ni està obligat a fer-ho ja que no s'especifica l'estructura química exacta. Els GaAlAs són només els elements "primaris" utilitzats en el compost. Tots els altres elements addicionals o dopants com el zinc o el nitrogen i les seves composicions exactes no s'enumeren. Essencialment, l'única diferència entre GaAlAs i AlGaAs és en la forma en què s'escriu l'acrònim.
Recentment, aquesta barreja de lletres i tipus de materials s'ha complicat encara més per la introducció de molts compostos nous com el fosfat d'alumini de gal·li d'indi "InGaAlP". Amb l'addició d'indi "In" (un compost metàl·lic blanc platejat suau que es troba principalment en zinc i minerals d'estany amb nombre atòmic 49) es va trobar que no només es milloraria la brillantor i l'eficiència dels LED, sinó que la vida real s'incrementaria significativament sobre els materials actuals com gaAlAs. A més, amb el dopatge adequat, es pot produir una àmplia varietat de colors i longituds d'ona. Similar a l'arsenur d'alumini de gal·li, l'acrònim de fosfat d'alumini de gal·li d'indi es pot expressar de diverses maneres. Els dos més comuns són InGaAlP i AlInGaP. Ambdues formes són químicament el mateix material.
Elements del Grup III i del Grup V
Elements com (Al, Ga i In) s'anomenen elements del grup "III" mentre que (P, As i N) són elements del grup "V". El producte semiconductor emissor de llum es coneix típicament com a material "III-V" derivat de la taula periòdica. Altres compostos com el carbur de silici "SiC" que combina silici (un element no metàl·lic que es produeix àmpliament a l'escorça terrestre en sílice i s'utilitza per a la fabricació de vidre, dispositius semiconductors, ceràmica, etc. amb el nombre atòmic 14) i carboni (un element no metàl·lic naturalment abundant que es produeix en tots els organismes orgànics o vius amb nombre atòmic 6) i el nitrur de gal·li "GaN" s'utilitzen en la fabricació de LED blaus i verds. L'acrònim d'aquests compostos és generalment consistent en tota la indústria, encara que podria ser transposat en qualsevol moment. Una vegada que s'ha establert un compost químic, l'acrònim que descriu aquesta substància pot ser molt subjectiu als capricis del fabricant o desenvolupador. És important tenir en compte que un compost no s'ha de interpretar erròniament com a superior o inferior a un altre compost amb la mateixa composició química, sinó un ordre químic diferent.
