I LED (diodi a emissione luminosa) in genere non sono realizzati in silicio o germanio a causa delle proprietà intrinseche dei materiali e delle energie bandgap. Il silicio e il germanio sono materiali semiconduttori comunemente usati in elettronica, ma hanno bande proibite relativamente piccole (1,1 eV per il silicio e 0,66 eV per il germanio), il che significa che emettono luce infrarossa anziché luce visibile quando gli elettroni si ricombinano con le lacune nel loro reticolo cristallino. I LED, d’altro canto, richiedono materiali con bande proibite più ampie (tipicamente superiori a 1,8 eV) per emettere luce visibile in modo efficiente.
I LED non sono generalmente realizzati in silicio principalmente perché l’energia bandgap del silicio (1,1 eV) provoca un’emissione infrarossa anziché luce visibile quando gli elettroni si ricombinano con le lacune. I LED sono progettati per emettere luce attraverso lo spettro visibile, il che richiede materiali con bande proibite più ampie (tipicamente superiori a 1,8 eV). Materiali come il nitruro di gallio (GaN), che ha una banda proibita di circa 3,4 eV, sono comunemente usati per i LED blu e bianchi perché emettono luce nella gamma visibile in modo efficiente.
I LED non sono costituiti da silicio o germanio poiché questi materiali non emettono luce visibile in modo efficiente. Il silicio e il germanio hanno bande proibite che provocano un’emissione infrarossa quando gli elettroni si ricombinano con le lacune nel loro reticolo cristallino. I LED richiedono materiali con bande proibite più ampie (tipicamente superiori a 1,8 eV) per emettere luce attraverso lo spettro visibile. Materiali come il nitruro di gallio (GaN) e il nitruro di indio e gallio (InGaN) sono comunemente usati per i LED perché hanno bande proibite adatte a emettere luce visibile in modo efficiente, che va dalle lunghezze d’onda dal blu al rosso.
Il silicio in sé non è intrinsecamente “cattivo” per i LED, ma non è adatto a produrre luce visibile in modo efficiente a causa della sua energia di banda proibita, che si traduce in un’emissione infrarossa anziché in luce visibile. I LED richiedono materiali con bande proibite più ampie (tipicamente superiori a 1,8 eV) per emettere luce nello spettro visibile in modo efficace. Tuttavia, il silicio è ampiamente utilizzato in elettronica per altre applicazioni grazie alle sue eccellenti proprietà di semiconduttore, come nei circuiti integrati (IC) e nelle celle solari, dove il suo bandgap è vantaggioso per tali scopi.
Il silicio e il germanio non sono comunemente usati per progettare i laser principalmente perché le loro bande proibite dirette sono piccole (1,1 eV per il silicio e 0,66 eV per il germanio), il che significa che sono inefficienti nell’emettere luce quando gli elettroni si ricombinano con le lacune. I laser richiedono materiali con bande proibite più ampie per ottenere l’inversione della popolazione e un’emissione di luce efficiente. I materiali semiconduttori come l’arseniuro di gallio (GaAs), il nitruro di gallio (GaN) e il fosfuro di indio (InP) sono preferiti per le applicazioni laser perché hanno bande proibite adeguate e possono essere progettati per emettere luce a lunghezze d’onda specifiche in modo efficiente.