Les LED (diodes électroluminescentes) ne sont généralement pas fabriquées à partir de silicium ou de germanium en raison de leurs propriétés matérielles inhérentes et de leurs énergies de bande interdite. Le silicium et le germanium sont des matériaux semi-conducteurs couramment utilisés en électronique, mais ils ont des bandes interdites relativement petites (1,1 eV pour le silicium et 0,66 eV pour le germanium), ce qui signifie qu’ils émettent de la lumière infrarouge plutôt que de la lumière visible lorsque les électrons se recombinent avec des trous dans leur réseau cristallin. Les LED, quant à elles, nécessitent des matériaux dotés de bandes interdites plus grandes (généralement supérieures à 1,8 eV) pour émettre efficacement la lumière visible.
Les LED ne sont généralement pas fabriquées à partir de silicium, principalement parce que l’énergie de bande interdite du silicium (1,1 eV) entraîne une émission infrarouge plutôt que de la lumière visible lorsque les électrons se recombinent avec des trous. Les LED sont conçues pour émettre de la lumière sur tout le spectre visible, ce qui nécessite des matériaux dotés de bandes interdites plus grandes (généralement supérieures à 1,8 eV). Des matériaux comme le nitrure de gallium (GaN), qui a une bande interdite d’environ 3,4 eV, sont couramment utilisés pour les LED bleues et blanches car ils émettent efficacement de la lumière dans le domaine visible.
Les LED ne sont pas constituées de silicium ou de germanium car ces matériaux n’émettent pas efficacement la lumière visible. Le silicium et le germanium ont des bandes interdites qui entraînent une émission infrarouge lorsque les électrons se recombinent avec des trous dans leur réseau cristallin. Les LED nécessitent des matériaux avec des bandes interdites plus grandes (généralement supérieures à 1,8 eV) pour émettre de la lumière sur tout le spectre visible. Des matériaux tels que le nitrure de gallium (GaN) et le nitrure de gallium et d’indium (InGaN) sont couramment utilisés pour les LED car ils possèdent des bandes interdites adaptées à l’émission efficace de la lumière visible, allant des longueurs d’onde bleues aux rouges.
Le silicium lui-même n’est pas intrinsèquement « mauvais » pour les LED, mais il n’est pas adapté pour produire efficacement de la lumière visible en raison de son énergie de bande interdite, qui entraîne une émission infrarouge plutôt qu’une lumière visible. Les LED nécessitent des matériaux avec des bandes interdites plus grandes (généralement supérieures à 1,8 eV) pour émettre efficacement de la lumière dans le spectre visible. Cependant, le silicium est largement utilisé en électronique pour d’autres applications en raison de ses excellentes propriétés semi-conductrices, comme dans les circuits intégrés (CI) et les cellules solaires, où sa bande interdite est avantageuse à ces fins.
Le silicium et le germanium ne sont pas couramment utilisés pour concevoir des lasers, principalement parce que leurs bandes interdites directes sont petites (1,1 eV pour le silicium et 0,66 eV pour le germanium), ce qui signifie qu’ils sont inefficaces pour émettre de la lumière lorsque les électrons se recombinent avec des trous. Les lasers nécessitent des matériaux avec des bandes interdites plus grandes pour obtenir une inversion de population et une émission de lumière efficace. Les matériaux semi-conducteurs tels que l’arséniure de gallium (GaAs), le nitrure de gallium (GaN) et le phosphure d’indium (InP) sont préférés pour les applications laser car ils ont des bandes interdites appropriées et peuvent être conçus pour émettre efficacement de la lumière à des longueurs d’onde spécifiques.
