Silicium straalt geen licht uit zoals andere LED’s, voornamelijk omdat het een halfgeleider met indirecte bandgap is. In een indirect bandgap-materiaal zoals silicium is het energieverschil (bandgap) tussen de valentieband (waar elektronen normaal gesproken verblijven) en de geleidingsband (waar elektronen vrij kunnen bewegen) zodanig dat wanneer elektronen overgaan van de geleidingsband naar de valentieband ze zenden geen fotonen rechtstreeks uit. In plaats daarvan wordt de energie doorgaans vrijgegeven als fononen (gekwantiseerde trillingen van het kristalrooster), wat resulteert in warmte in plaats van lichtemissie. Deze eigenschap maakt silicium inefficiënt voor het genereren van lichtemissie rechtstreeks uit elektronenovergangen, wat essentieel is voor de werking van LED’s (Light Emitting Diode).
Silicium straalt geen licht uit vanwege de bandstructuur. In een halfgeleider met directe bandgap, zoals galliumarsenide (GaAs) of galliumnitride (GaN), is het energieverschil tussen de geleidingsband en de valentieband zodanig dat wanneer een elektron recombineert met een gat (een vacature in de valentieband), energie wordt uitgezonden in de vorm van fotonen. Door dit directe recombinatieproces kunnen materialen met een directe bandgap efficiënt licht uitstralen wanneer ze elektrisch worden gestimuleerd, wat cruciaal is voor de werking van LED’s. Daarentegen vergemakkelijkt de indirecte bandafstand van silicium geen efficiënte lichtemissie door elektron-gat-recombinatie.
Silicium zelf produceert onder normale bedrijfsomstandigheden geen licht vanwege de indirecte bandafstand. Hoewel silicium onder bepaalde omstandigheden zwakke lichtemissies kan uitstralen, zoals in sterk belaste structuren of bij lage temperaturen, zijn deze emissies doorgaans erg zwak en inefficiënt in vergelijking met materialen met directe bandgap zoals GaAs of GaN. Daarom is silicium niet praktisch voor gebruik in LED’s of andere toepassingen die een efficiënte lichtemissie vereisen.
Silicium en germanium worden niet vaak gebruikt in LED’s, voornamelijk vanwege hun indirecte bandgap-eigenschappen. LED’s hebben materialen met een directe bandafstand nodig om efficiënt licht uit te zenden wanneer elektronen recombineren met gaten. Directe bandgap-materialen zoals GaAs, GaN en verwante verbindingen hebben de voorkeur voor LED’s omdat ze elektrische energie met een hoog rendement rechtstreeks in fotonen kunnen omzetten. Silicium en germanium, materialen met indirecte bandgap, vertonen geen efficiënte lichtemissie en zijn daarom niet geschikt voor LED-toepassingen waarbij hoge helderheid en efficiëntie van cruciaal belang zijn.
Silicium wordt doorgaans niet gebruikt voor het maken van optische bronnen zoals LED’s of laserdiodes vanwege de indirecte bandafstand. Zoals eerder vermeld, zendt silicium niet efficiënt licht uit wanneer elektronen recombineren met gaten in de kristalstructuur. Deze inefficiëntie maakt silicium minder geschikt voor toepassingen waarbij licht moet worden gegenereerd, zoals LED’s en lasers. In plaats daarvan hebben materialen met directe bandafstanden, zoals GaAs, GaN en hun legeringen, de voorkeur voor optische bronnen, omdat ze efficiënt licht kunnen uitstralen en in staat zijn een hoge helderheid en betrouwbaarheid te bereiken die nodig is voor praktische toepassingen in verlichting, beeldschermen, communicatie en detectie. .