Hóa học
Khi đèn LED lần đầu tiên được thương mại hóa, hơn 40 năm trước, không ai thực sự chú ý nhiều đến cách nó được tạo ra hoặc những gì nó bao gồm về mặt hóa học. Điều này một phần là do thực tế là chỉ có một vài loại và màu sắc cơ bản có sẵn (chẳng hạn như GaP - đỏ và xanh lá cây, và GaAsP - màu vàng). Ngày nay, để có được màu sắc mới, hoặc bước sóng, và cải thiện hiệu suất và độ tin cậy, có rất nhiều loại cấu trúc hóa học mới được tạo ra. Bởi vì điều này, LEDsare không còn được đề cập nghiêm ngặt bởi màu sắc của chúng mà còn bởi tên hóa học của chúng, chẳng hạn như InGaAlP hoặc GaAlAs. Nếu người dùng không quen thuộc với công nghệ LED hoặc không có bằng cấp về hóa học và vật liệu, các chữ cái này có thể rất khó hiểu. Các thông tin sau đây được cung cấp để giúp giảm bớt một số nhầm lẫn này.
Gali
Yếu tố đầu tiên và chính được sử dụng trong sản xuất hầu hết các thiết bị LED bán dẫn là gallium. Gallium là một vật liệu kim loại được tìm thấy như một nguyên tố vi lượng trong than đá, bauxite và các khoáng chất khác. Biểu tượng cho gallium là "Ga" – (số nguyên tử 31). Khi kết hợp với asen "As" (số nguyên tử 33), một nguyên tố kim loại màu xám rất độc, ở nhiệt độ khoảng 4000 độ F, hợp chất gallium arsenide "GaAs" được hình thành. Hợp chất tinh thể màu xám đậm này là cơ sở cho đèn LED bán dẫn ban đầu được sản xuất gần 40 năm trước. Khi dòng điện / năng lượng được áp dụng cho vật liệu này, các photon hoặc hạt ánh sáng được phát ra. GaAs tự nó phát ra ánh sáng trong phạm vi hồng ngoại mà mắt người không thể nhìn thấy, tuy nhiên, nếu một nguyên tố khác, phốt pho (một nguyên tố màu trắng hoặc vàng, phi kim loại phản ứng cao, xảy ra tự nhiên trong phốt phát, với số nguyên tử 15 và ký hiệu "P") được giới thiệu, một tinh thể hỗn hợp của gallium aresenide phosphide "GaAsP" được hình thành. Tùy thuộc vào lượng phốt pho tỷ lệ, ánh sáng trong phạm vi có thể nhìn thấy từ đỏ đến vàng đạt được.
Ngoài GaAsP được mô tả ở trên, sự kết hợp vật liệu gallium posphide "GaP" đã được phát triển. Bằng cách sử dụng đúng cách hợp chất tinh thể này, có thể thu được nhiều màu sắc khác nhau. Ví dụ, bằng cách thêm kẽm-oxy vào GaP, màu đỏ thu được. Bằng cách thêm nitơ, ánh sáng xanh đạt được. Điều quan trọng cần lưu ý là trong hầu hết tất cả các vật liệu dẫn led, các nguyên tố bổ sung như kẽm, nitơ, beryllium, v.v. thường không được chỉ định trong từ viết tắt cấu trúc vật liệu chung. Tất cả các vật liệu được đề cập ở trên mặc dù được phát triển nhiều năm trước, vẫn có sẵn rộng rãi và được sử dụng ngày nay. (Bảng. 1)
Nhốm
Vào cuối những năm 1970, người ta phát hiện ra rằng bằng cách thêm nhôm "Al" (số nguyên tử 13 và nguyên tố kim loại phong phú nhất trong lớp vỏ trái đất) vào hợp chất GaAs, một màu đỏ có thể được tạo ra với độ sáng và hiệu quả tăng đáng kể so với sản phẩm hiện có. Do đó, gallium nhôm arsenide "GaAlAs" đã được hình thành. Mặc dù sự kết hợp của gallium, nhôm và asen đã tồn tại khoảng 30 năm, định dạng thực tế cho cấu hình nguyên tố khác nhau. Một số nhà sản xuất mô tả hợp chất này là AlGaAs trong khi những người khác gọi nó là GaAlAs. Ban đầu, nhiều người nghĩ rằng vật liệu được chỉ định đầu tiên được tìm thấy với số lượng lớn hơn các yếu tố tiếp theo. Nếu GaAlAs là chỉ định, thì Ga (gallium) là nguyên tố chính trong hợp chất. Al (nhôm) sẽ đứng thứ hai và As (arsenide) sẽ đứng thứ ba. Điều này khiến nhiều người dùng tin rằng nếu thứ tự nguyên tố khác nhau, mỗi hợp chất khác nhau đáng kể. Đây là một giả định không chính xác. Thứ tự mỗi nguyên tố được đặt trong hợp chất không tuân theo các trình tự hóa học tiêu chuẩn cũng như không cần phải làm như vậy vì cấu trúc hóa học chính xác không được chỉ định. GaAlAs chỉ là các nguyên tố "chính" được sử dụng trong hợp chất. Tất cả các nguyên tố bổ sung khác hoặc chất phapants như kẽm hoặc nitơ và thành phần chính xác của chúng không được liệt kê. Về cơ bản, sự khác biệt duy nhất giữa GaAlAs và AlGaAs là cách viết từ viết tắt.
Gần đây, mish-mash của các chữ cái và loại vật liệu này thậm chí còn phức tạp hơn bởi sự ra đời của nhiều hợp chất mới như indium gallium nhôm phosphide "InGaAlP". Với việc bổ sung indium "In" (một hợp chất kim loại màu trắng bạc dễ uốn mềm được tìm thấy chủ yếu trong kẽm và quặng thiếc với số nguyên tử 49), người ta thấy rằng không chỉ độ sáng và hiệu quả của đèn LED sẽ được cải thiện, mà tuổi thọ thực tế sẽ được tăng lên đáng kể so với các vật liệu hiện tại như GaAlAs. Hơn nữa, với doping thích hợp, một loạt các màu sắc và bước sóng có thể được sản xuất. Tương tự như gallium nhôm arsenide, từ viết tắt của indium gallium nhôm phosphide có thể được thể hiện theo một số cách. Hai loại phổ biến nhất là InGaAlP và AlInGaP. Cả hai dạng đều là vật liệu giống nhau về mặt hóa học.
Các yếu tố nhóm III và nhóm V
Các yếu tố như (Al, Ga và In) được gọi là các phần tử nhóm "III" trong khi (P, As và N) là các yếu tố nhóm "V". Sản phẩm bán dẫn phát sáng thường được gọi là vật liệu "III-V" có nguồn gốc từ bảng tuần hoàn. Các hợp chất khác như silicon cacbua "SiC" kết hợp silicon (một nguyên tố phi kim loại xảy ra rộng rãi trong lớp vỏ trái đất trong silica và được sử dụng để sản xuất thủy tinh, thiết bị bán dẫn, đồ gốm, v.v. với số nguyên tử 14) và carbon (một nguyên tố phi kim loại phong phú tự nhiên xảy ra trong tất cả các sinh vật hữu cơ hoặc sống với số nguyên tử số 6) và gallium nitride "GaN" được sử dụng trong sản xuất đèn LED màu xanh và xanh lá cây. Từ viết tắt của các hợp chất này thường nhất quán trong toàn ngành, mặc dù nó có thể được chuyển đổi bất cứ lúc nào. Một khi một hợp chất hóa học đã được thiết lập, từ viết tắt mô tả chất đó có thể rất chủ quan với ý thích của nhà sản xuất hoặc nhà phát triển. Điều quan trọng cần lưu ý là một hợp chất không nên bị hiểu sai là vượt trội hoặc kém hơn một hợp chất khác có cùng thành phần hóa học, nhưng một trật tự hóa học khác.
