Химия
Когда более 40 лет назад светодиод впервые стал коммерчески доступным, никто особо не обращал внимания на то, как он был сделан или из чего состоит химический состав. Отчасти это было связано с тем, что было доступно только несколько основных типов и цветов (например, GaP - красный и зеленый, и GaAsP - желтый). Сегодня для получения новых цветов или длин волн и повышения производительности и надежности создается множество новых типов химических структур. Из-за этого светодиоды больше не обозначаются строго по цвету, а также по химическому названию, например InGaAlP или GaAlAs. Если пользователь не знаком с технологией светодиодов или не имеет степени в области химии и материалов, эта мешанина букв может сбить с толку. Следующая информация предоставлена, чтобы помочь облегчить эту путаницу.
Галлий
Первым и основным элементом, используемым при производстве почти всех полупроводниковых светодиодных устройств, является галлий. Галлий - это металлический материал, который содержится в качестве микроэлемента в угле, боксите и других минералах. Галлий обозначается символом «Ga» (атомный номер 31). В сочетании с мышьяком «As» (атомный номер 33), очень ядовитым серым металлическим элементом, при температуре около 4000 градусов по Фаренгейту образуется соединение арсенида галлия «GaAs». Это темно-серое кристаллическое соединение является основой оригинальных полупроводниковых светодиодов, изготовленных почти 40 лет назад. Когда к этому материалу прикладывается ток / энергия, излучаются фотоны или частицы света. GaAs сам по себе излучает свет в инфракрасном диапазоне, который не виден человеческим глазом, однако, если другой элемент, фосфор (высокореактивный белый или желтый неметаллический элемент, встречающийся в природе в фосфатах, с атомным номером 15 и символом « P »), образуется смешанный кристалл фосфида арезенида галлия« GaAsP ». В зависимости от пропорционального количества фосфора достигается свет в видимом диапазоне от красного до желтого.
В дополнение к описанному выше GaAsP была разработана комбинация материалов позфид галлия «GaP». Правильно легируя это кристаллическое соединение, можно было получить различные цвета. Например, добавляя цинк-кислород к GaP, получается красный цвет. При добавлении азота достигается зеленый свет. Важно отметить, что почти во всех материалах полупроводниковых кристаллов светодиодов добавляемые элементы, такие как цинк, азот, бериллий и т. Д., Обычно не указываются в общей аббревиатуре структуры материала. Все упомянутые выше материалы, хотя и были разработаны много лет назад, все еще широко доступны и используются сегодня. (Таблица 1)
Алюминий
В конце 1970-х годов было обнаружено, что добавлением алюминия «Al» (атомный номер 13 и самый распространенный металлический элемент в земной коре) к соединению GaAs можно получить красный цвет с яркостью и эффективностью, значительно увеличенной по сравнению с существующий продукт. Таким образом, был образован арсенид галлия-алюминия «GaAlAs». Хотя сочетание галлия, алюминия и мышьяка существует уже около 30 лет, фактический формат элементной конфигурации варьируется. Некоторые производители обозначают соединение как AlGaAs, а другие называют его GaAlAs. Первоначально многие думали, что материал, обозначенный первым, был обнаружен в большем количестве, чем последующие элементы. Если обозначением был GaAlAs, то основным элементом в соединении был Ga (галлий). Al (алюминий) будет вторым, а As (арсенид) - третьим. Это заставило многих пользователей поверить, что, если порядок элементов был другим, каждое из соединений значительно отличалось. Это неверное предположение. Порядок, в котором каждый элемент помещен в соединение, не соответствует стандартной химической последовательности, и это не требуется, поскольку точная химическая структура не указана. GaAlAs - это только «первичные» элементы, используемые в соединении. Все другие дополнительные элементы или присадки, такие как цинк или азот, и их точный состав не перечислены. По сути, единственная разница между GaAlAs и AlGaAs заключается в способе написания аббревиатуры.
В последнее время эта мешанина из букв и типов материалов была еще больше усложнена введением многих новых соединений, таких как фосфид индия, галлия и алюминия «InGaAlP». С добавлением индия «In» (мягкое податливое серебристо-белое металлическое соединение, обнаруживаемое в основном в цинковой и оловянной руде с атомным номером 49) было обнаружено, что не только яркость и эффективность светодиодов будут улучшены, но и значительно увеличится фактический срок службы. увеличивается по сравнению с текущими материалами, такими как GaAlAs. Кроме того, при правильном легировании можно получить большое разнообразие цветов и длин волн. Подобно арсениду алюминия-галлия, аббревиатура индия-галлия-фосфида алюминия может быть выражена несколькими способами. Двумя наиболее распространенными являются InGaAlP и AlInGaP. Обе формы химически являются одним и тем же материалом.
Элементы группы III и группы V
Такие элементы, как (Al, Ga и In), называются элементами группы «III», в то время как (P, As и N) являются элементами группы «V». Светоизлучающий полупроводниковый продукт обычно называют материалом III-V, полученным из периодической таблицы. Другие соединения, такие как карбид кремния «SiC», который объединяет кремний (неметаллический элемент, широко встречающийся в земной коре в кремнеземе и используемый для производства стекла, полупроводниковых устройств, керамики и т. Д. С атомным номером 14) и углерод (естественный многочисленные неметаллические элементы, встречающиеся во всех органических или живых организмах с атомным номером 6), и нитрид галлия «GaN» используются в производстве синих и зеленых светодиодов. Аббревиатуры этих соединений, как правило, единообразны во всей отрасли, хотя их можно изменить в любое время. После того, как химическое соединение установлено, аббревиатура, описывающая это вещество, может быть очень субъективной по причине прихоти производителя или разработчика. Важно отметить, что одно соединение не должно быть неверно истолковано как превосходящее или уступающее другому соединению с тем же химическим составом, но с другим химическим порядком.
