Keemia
Kui LED esimest korda müügile jõudis, rohkem kui 40 aastat tagasi, ei pööranud keegi selle valmistamisele ega keemilisest koostisest erilist tähelepanu. See oli osaliselt tingitud asjaolust, et saadaval olid vaid mõned põhitüübid ja -värvid (nt GaP – punane ja roheline ning GaAsP – kollane). Tänapäeval luuakse palju uut tüüpi keemilisi struktuure, et saada uusi värve või lainepikkusi ning parandada jõudlust ja töökindlust. Seetõttu ei viidata LEDidele enam rangelt nende värvi, vaid ka keemilise nimetuse järgi, näiteks InGaAlP või GaAlAs. Kui kasutaja pole LED-tehnoloogiaga kursis või tal pole kõrgharidust keemia ja materjalide vallas, võib see tähtede segadus vägagi segadusse ajada. Selle segaduse leevendamiseks on esitatud järgmine teave.
Gallium
Peaaegu kõigi pooljuht-LED-seadmete valmistamisel kasutatav esimene ja peamine element on gallium. Gallium on metallmaterjal, mida leidub mikroelemendina kivisöes, boksiidis ja muudes mineraalides. Galliumi sümbol on "Ga" – (aatomnumber 31). Koos arseeniga "As" (aatomnumber 33), väga mürgise halli metallielemendiga, moodustub temperatuuril umbes 4000 kraadi Fahrenheiti ühend galliumarseniid "GaAs". See tumehall kristalne ühend on peaaegu 40 aastat tagasi toodetud originaalsete pooljuht-LED-ide aluseks. Kui sellele materjalile rakendatakse voolu/energiat, eralduvad footonid või valgusosakesed. GaAs ise kiirgab infrapunases vahemikus valgust, mida inimsilm ei näe, kui aga mõni muu element, fosfor (kõrge reaktsioonivõimega valge või kollane mittemetalliline element, mis esineb looduslikult fosfaatides, aatomnumbriga 15 ja sümboliga “ P”), tekib galliumarseniidi fosfiidi GaAsP segakristall. Sõltuvalt fosfori proportsionaalsest kogusest saavutatakse valgus nähtavas vahemikus punasest kollaseni.
Lisaks ülalkirjeldatud GaAsP-le töötati välja materjalide kombinatsioon galliumposfiid "GaP". Seda kristallühendit korralikult dopingeerides võib saada erinevaid värve. Näiteks lisades GaP-le tsinkhapnikku, saadakse punane värv. Lämmastiku lisamisega saavutatakse roheline tuli. Oluline on märkida, et peaaegu kõigi pooljuht-LED-stantside materjalide puhul ei ole lisatud elemente, nagu tsink, lämmastik, berüllium jne, materjali üldise struktuuri akronüümis tavaliselt täpsustatud. Kuigi kõik ülalnimetatud materjalid töötati välja aastaid tagasi, on need laialdaselt kättesaadavad ja kasutusel ka tänapäeval. (Tabel 1)
Alumiiniumist
1970. aastate lõpus avastati, et lisades GaAs-ühendile alumiiniumi "Al" (aatomnumber 13 ja maapõues kõige levinum metalliline element), on võimalik saada punast värvi, mille heledus ja tõhusus on oluliselt suurenenud. olemasolev toode. Nii tekkis galliumalumiiniumarseniid "GaAlAs". Kuigi galliumi, alumiiniumi ja arseeni kombinatsioon on olnud kasutusel umbes 30 aastat, on elementide konfiguratsiooni tegelik formaat erinev. Mõned tootjad kirjeldavad ühendit kui AlGaAs, teised aga nimetavad seda GaAlA-deks. Algselt arvasid paljud, et esimesena nimetatud materjali leiti suuremates kogustes kui järgnevaid elemente. Kui tähistus oli GaAlAs, siis Ga (gallium) oli ühendi esmane element. Al (alumiinium) oleks teine ja As (arseniid) oleks kolmas. See pani paljud kasutajad uskuma, et kui elementide järjekord oli erinev, on kõik ühendid oluliselt erinevad. See on vale oletus. Iga elemendi järjekord ühendis ei järgi standardseid keemilisi järjestusi ega ole ka kohustatud seda tegema, kuna täpset keemilist struktuuri pole täpsustatud. GaAlA-d on ainult ühendis kasutatavad "esmased" elemendid. Kõik muud täiendavad elemendid või lisandid, nagu tsink või lämmastik, ja nende täpsed koostised ei ole loetletud. Põhimõtteliselt on ainus erinevus GaAlAs ja AlGaAs vahel akronüümi kirjutamise viisis.
Viimasel ajal on seda tähtede ja materjalitüüpide segadust veelgi keerulisemaks muutnud paljude uute ühendite, näiteks indiumgallium-alumiiniumfosfiidi InGaAlP kasutuselevõtt. Indium "In" (pehme tempermalmist hõbevalge metalliühend, mida leidub peamiselt tsingi- ja tinamaakides aatomnumbriga 49) lisamisega leiti, et mitte ainult LED-ide heledus ja tõhusus paraneks, vaid tegelik eluiga oleks oluliselt pikem. suurenenud võrreldes praeguste materjalidega, nagu GaAlAs. Lisaks saab korraliku dopinguga toota väga erinevaid värve ja lainepikkusi. Sarnaselt galliumalumiiniumarseniidiga võib ka indiumgalliumalumiiniumfosfiidi akronüümi väljendada mitmel viisil. Kaks levinumat on InGaAlP ja AlInGaP. Mõlemad vormid on keemiliselt samast materjalist.
III ja V rühma elemendid
Selliseid elemente nagu (Al, Ga ja In) nimetatakse rühma "III" elementideks, samas kui (P, As ja N) on rühma "V" elemendid. Valgust kiirgavat pooljuhttoodet nimetatakse tavaliselt perioodilisustabelist tuletatud materjaliks III-V. Muud ühendid, nagu ränikarbiid "SiC", mis ühendab räni (mittemetalliline element, mida leidub ränidioksiidis ulatuslikult maakoores ja mida kasutatakse klaasi, pooljuhtseadmete, keraamika jms aatomnumbriga 14 tootmiseks) ja süsiniku (looduslikult Siniste ja roheliste LED-ide valmistamisel kasutatakse rohkesti mittemetallilist elementi, mida leidub kõigis orgaanilistes või elusorganismides aatomnumbriga 6) ja galliumnitriidi GaN. Nende ühendite akronüüm on üldiselt ühtne kogu tööstuses, kuigi seda saab igal ajal üle võtta. Kui keemiline ühend on kindlaks tehtud, võib seda ainet kirjeldav akronüüm olla tootja või arendaja kapriiside suhtes väga subjektiivne. Oluline on märkida, et üht ühendit ei tohiks valesti tõlgendada kui teist sama keemilise koostisega, kuid erineva keemilise järjestusega ühendit.
