Silikon, dolaylı bant aralıklı bir yarı iletken olduğundan diğer LED’ler gibi ışık yaymaz. Silikon gibi dolaylı bir bant aralığı malzemesinde, değerlik bandı (elektronların normalde bulunduğu yer) ile iletim bandı (elektronların serbestçe hareket edebildiği yer) arasındaki enerji farkı (bant aralığı), elektronlar iletim bandından değerlik bandına geçtiğinde öyledir doğrudan foton yaymazlar. Bunun yerine, enerji tipik olarak fononlar (kristal kafesin nicelenmiş titreşimleri) olarak salınır ve ışık emisyonundan ziyade ısıya neden olur. Bu özellik, LED’in (Işık Yayan Diyot) çalışması için gerekli olan elektron geçişlerinden doğrudan ışık emisyonu üretme konusunda silikonu verimsiz hale getirir.
Silikon bant yapısından dolayı ışık yaymaz. Galyum arsenit (GaAs) veya galyum nitrür (GaN) gibi doğrudan bant aralıklı bir yarı iletkende, iletim bandı ile değerlik bandı arasındaki enerji farkı, bir elektron bir delikle (değerlik bandında bir boşluk) yeniden birleştiğinde enerjinin artacağı şekildedir. foton şeklinde yayılır. Bu doğrudan rekombinasyon işlemi, LED’in çalışması için çok önemli olan, elektrikle uyarıldığında doğrudan bant aralığı malzemelerinin verimli bir şekilde ışık yaymasına olanak tanır. Bunun aksine, silikonun dolaylı bant aralığı, elektron-delik rekombinasyonundan kaynaklanan verimli ışık emisyonunu kolaylaştırmaz.
Silikonun kendisi, dolaylı bant aralığı yapısı nedeniyle normal çalışma koşulları altında ışık üretmez. Silikon belirli koşullar altında, örneğin yüksek gerilimli yapılar veya düşük sıcaklıklarda zayıf ışık emisyonları yayabilirken, bu emisyonlar, GaAs veya GaN gibi doğrudan bant aralıklı malzemelerle karşılaştırıldığında genellikle çok zayıf ve verimsizdir. Bu nedenle silikonun LED’lerde veya verimli ışık emisyonu gerektiren diğer uygulamalarda kullanılması pratik değildir.
Silikon ve germanyum, öncelikle dolaylı bant aralığı özelliklerinden dolayı LED’lerde yaygın olarak kullanılmaz. LED’ler, elektronlar deliklerle yeniden birleştiğinde verimli bir şekilde ışık yaymak için doğrudan bant aralığına sahip malzemeler gerektirir. LED’lerde GaAs, GaN ve ilgili bileşikler gibi doğrudan bant aralıklı malzemeler, elektrik enerjisini yüksek verimlilikle doğrudan fotonlara dönüştürebildikleri için tercih edilmektedir. Dolaylı bant aralığı malzemeleri olan silikon ve germanyum verimli ışık emisyonu sergilemez ve bu nedenle yüksek parlaklık ve verimliliğin kritik olduğu LED uygulamaları için uygun değildir.
Silikon, dolaylı bant aralığı doğasından dolayı tipik olarak LED’ler veya lazer diyotlar gibi optik kaynakların yapımında kullanılmaz. Daha önce de belirtildiği gibi silikon, elektronlar kristal yapısındaki deliklerle yeniden birleştiğinde verimli bir şekilde ışık yaymaz. Bu verimsizlik, silikonun LED’ler ve lazerler gibi ışık üretimi gerektiren uygulamalar için daha az uygun olmasını sağlar. Bunun yerine, GaAs, GaN ve bunların alaşımları gibi doğrudan bant aralığına sahip malzemeler, optik kaynaklar için tercih edilir çünkü bunlar ışığı verimli bir şekilde yayabilir ve aydınlatma, ekran, iletişim ve algılamadaki pratik uygulamalar için gereken yüksek parlaklık ve güvenilirliği elde edebilirler. .