LEDs (Light Emitting Diodes) werden aufgrund ihrer inhärenten Materialeigenschaften und Bandlückenenergien normalerweise nicht aus Silizium oder Germanium hergestellt. Silizium und Germanium sind Halbleitermaterialien, die häufig in der Elektronik verwendet werden, aber sie haben relativ kleine Bandlücken (1,1 eV für Silizium und 0,66 eV für Germanium), was bedeutet, dass sie Infrarotlicht statt sichtbares Licht emittieren, wenn Elektronen mit Löchern in ihrem Kristallgitter rekombinieren. LEDs hingegen erfordern Materialien mit größeren Bandlücken (typischerweise mehr als 1,8 eV), um sichtbares Licht effizient zu emittieren.
LEDs werden normalerweise nicht aus Silizium hergestellt, vor allem weil die Bandlückenenergie von Silizium (1,1 eV) eher zu Infrarotemission als zu sichtbarem Licht führt, wenn Elektronen mit Löchern rekombinieren. LEDs sind so konzipiert, dass sie Licht im gesamten sichtbaren Spektrum emittieren, was Materialien mit größeren Bandlücken (typischerweise mehr als 1,8 eV) erfordert. Materialien wie Galliumnitrid (GaN), das eine Bandlücke von etwa 3,4 eV aufweist, werden häufig für blaue und weiße LEDs verwendet, da sie effizient Licht im sichtbaren Bereich emittieren.
LEDs bestehen nicht aus Silizium oder Germanium, da diese Materialien sichtbares Licht nicht effizient emittieren. Silizium und Germanium haben Bandlücken, die zu Infrarotemissionen führen, wenn Elektronen mit Löchern in ihrem Kristallgitter rekombinieren. LEDs erfordern Materialien mit größeren Bandlücken (typischerweise größer als 1,8 eV), um Licht im gesamten sichtbaren Spektrum zu emittieren. Materialien wie Galliumnitrid (GaN) und Indiumgalliumnitrid (InGaN) werden üblicherweise für LEDs verwendet, da sie über Bandlücken verfügen, die für die effiziente Emission von sichtbarem Licht im Bereich von blauen bis roten Wellenlängen geeignet sind.
Silizium selbst ist nicht grundsätzlich „schlecht“ für LEDs, eignet sich jedoch aufgrund seiner Bandlückenenergie, die eher zu Infrarotemission als zu sichtbarem Licht führt, nicht zur effizienten Erzeugung von sichtbarem Licht. LEDs erfordern Materialien mit größeren Bandlücken (typischerweise größer als 1,8 eV), um effektiv Licht im sichtbaren Spektrum zu emittieren. Aufgrund seiner hervorragenden Halbleitereigenschaften wird Silizium jedoch in der Elektronik häufig für andere Anwendungen verwendet, beispielsweise in integrierten Schaltkreisen (ICs) und Solarzellen, wo seine Bandlücke für diese Zwecke vorteilhaft ist.
Silizium und Germanium werden üblicherweise nicht zum Design von Lasern verwendet, vor allem weil ihre direkten Bandlücken klein sind (1,1 eV für Silizium und 0,66 eV für Germanium), was bedeutet, dass sie bei der Rekombination von Elektronen mit Löchern ineffizient Licht emittieren. Laser erfordern Materialien mit größeren Bandlücken, um eine Besetzungsinversion und eine effiziente Lichtemission zu erreichen. Halbleitermaterialien wie Galliumarsenid (GaAs), Galliumnitrid (GaN) und Indiumphosphid (InP) werden für Laseranwendungen bevorzugt, da sie über geeignete Bandlücken verfügen und so konstruiert werden können, dass sie Licht bei bestimmten Wellenlängen effizient emittieren.