¿Por qué el LED no está hecho de silicio o germanio?

Los LED (diodos emisores de luz) normalmente no están hechos de silicio o germanio debido a sus propiedades materiales inherentes y energías de banda prohibida. El silicio y el germanio son materiales semiconductores comúnmente utilizados en electrónica, pero tienen bandas prohibidas relativamente pequeñas (1,1 eV para el silicio y 0,66 eV para el germanio), lo que significa que emiten luz infrarroja en lugar de luz visible cuando los electrones se recombinan con los agujeros de su red cristalina. Los LED, por otro lado, requieren materiales con bandas prohibidas más grandes (normalmente superiores a 1,8 eV) para emitir luz visible de manera eficiente.

Los LED no suelen estar hechos de silicio, principalmente porque la energía de banda prohibida del silicio (1,1 eV) da como resultado una emisión infrarroja en lugar de luz visible cuando los electrones se recombinan con los agujeros. Los LED están diseñados para emitir luz en todo el espectro visible, lo que requiere materiales con bandas prohibidas más grandes (normalmente superiores a 1,8 eV). Materiales como el nitruro de galio (GaN), que tiene una banda prohibida de aproximadamente 3,4 eV, se utilizan comúnmente para los LED azules y blancos porque emiten luz en el rango visible de manera eficiente.

Los LED no están compuestos de silicio ni de germanio, ya que estos materiales no emiten luz visible de manera eficiente. El silicio y el germanio tienen bandas prohibidas que dan como resultado una emisión infrarroja cuando los electrones se recombinan con los agujeros en su red cristalina. Los LED requieren materiales con bandas prohibidas más grandes (normalmente superiores a 1,8 eV) para emitir luz en todo el espectro visible. Materiales como el nitruro de galio (GaN) y el nitruro de indio y galio (InGaN) se utilizan comúnmente para los LED porque tienen bandas prohibidas adecuadas para emitir luz visible de manera eficiente, que van desde longitudes de onda azul a roja.

El silicio en sí no es intrínsecamente «malo» para los LED, pero no es adecuado para producir luz visible de manera eficiente debido a su energía de banda prohibida, que da como resultado una emisión infrarroja en lugar de luz visible. Los LED requieren materiales con bandas prohibidas más grandes (normalmente superiores a 1,8 eV) para emitir luz en el espectro visible de forma eficaz. Sin embargo, el silicio se utiliza ampliamente en electrónica para otras aplicaciones debido a sus excelentes propiedades semiconductoras, como en circuitos integrados (CI) y células solares, donde su banda prohibida es ventajosa para esos fines.

El silicio y el germanio no se utilizan comúnmente para diseñar láseres principalmente porque sus bandas prohibidas directas son pequeñas (1,1 eV para el silicio y 0,66 eV para el germanio), lo que significa que son ineficientes para emitir luz cuando los electrones se recombinan con los huecos. Los láseres requieren materiales con bandas prohibidas más grandes para lograr la inversión de población y una emisión de luz eficiente. Los materiales semiconductores como el arseniuro de galio (GaAs), el nitruro de galio (GaN) y el fosfuro de indio (InP) se prefieren para aplicaciones láser porque tienen bandas prohibidas adecuadas y pueden diseñarse para emitir luz en longitudes de onda específicas de manera eficiente.