Kimia
Ketika LED pertama kali tersedia secara komersial, lebih dari 40 tahun yang lalu, tidak ada yang benar-benar memperhatikan bagaimana itu dibuat atau apa yang terdiri dari kimia. Ini sebagian disebabkan oleh fakta bahwa hanya beberapa jenis dan warna dasar yang tersedia (seperti GaP - merah dan hijau, dan GaAsP - kuning). Saat ini, untuk mendapatkan warna baru, atau panjang gelombang, dan meningkatkan kinerja dan keandalan, ada banyak jenis struktur kimia baru yang dibuat. Karena itu, LED tidak lagi disebut secara ketat oleh warna mereka tetapi juga dengan nama kimia mereka, seperti InGaAlP atau GaAlAs. Jika pengguna tidak terbiasa dengan teknologi LED atau tidak memiliki gelar dalam kimia dan bahan, hodgepodge huruf ini bisa sangat membingungkan. Informasi berikut diberikan untuk membantu meringankan beberapa kebingungan ini.
Galium
Elemen pertama dan utama yang digunakan dalam pembuatan hampir semua perangkat LED semikonduktor adalah galium. Gallium adalah bahan logam yang ditemukan sebagai elemen jejak dalam batubara, bauksit dan mineral lainnya. Simbol untuk galium adalah "Ga" – (nomor atom 31). Ketika dikombinasikan dengan arsenik "As" (nomor atom 33), unsur logam abu-abu yang sangat beracun, pada suhu sekitar 4000 derajat Fahrenheit, senyawa gallium arsenide "GaAs" terbentuk. Senyawa kristal abu-abu gelap ini adalah dasar untuk LED semikonduktor asli yang diproduksi hampir 40 tahun yang lalu. Ketika arus / energi diterapkan pada bahan ini, foton atau partikel cahaya dipancarkan. GaAs dengan sendirinya memancarkan cahaya dalam kisaran inframerah yang tidak terlihat oleh mata manusia, namun, jika unsur lain, fosfor (putih yang sangat reaktif atau kuning, unsur non-logam, terjadi secara alami dalam fosfat, dengan nomor atom 15 dan simbol "P") diperkenalkan, kristal campuran gallium aresenide phosphide "GaAsP" terbentuk. Tergantung pada jumlah fosfor yang proporsional, cahaya dalam kisaran yang terlihat dari merah ke kuning tercapai.
Selain GaAsP dijelaskan di atas, kombinasi bahan gallium posphide "GaP" dikembangkan. Dengan doping senyawa kristal ini dengan benar, berbagai warna dapat diperoleh. Misalnya, dengan menambahkan seng-oksigen ke GaP, warna merah diperoleh. Dengan menambahkan nitrogen, cahaya hijau tercapai. Penting untuk dicatat bahwa di hampir semua bahan led die semikonduktor, unsur-unsur tambahan seperti seng, nitrogen, berilium dll biasanya tidak ditentukan dalam akronim struktur material umum. Semua bahan yang disebutkan di atas meskipun dikembangkan bertahun-tahun yang lalu, masih tersedia secara luas dan digunakan saat ini. (Tabel. 1)
Aluminium
Pada akhir 1970-an, ditemukan bahwa dengan menambahkan aluminium "Al" (nomor atom 13, dan unsur logam yang paling melimpah di kerak bumi) ke senyawa GaAs, warna merah dapat diproduksi dengan kecerahan dan efisiensi meningkat secara signifikan atas produk yang ada. Dengan demikian, gallium aluminium arsenide "GaAlAs" dibentuk. Meskipun kombinasi galium, aluminium dan arsenik telah ada selama sekitar 30 tahun, format sebenarnya untuk konfigurasi unsur bervariasi. Beberapa produsen menggambarkan senyawa sebagai AlGaAs sementara yang lain menyebutnya GaAlAs. Awalnya, banyak yang berpikir bahwa materi yang ditunjuk pertama kali ditemukan dalam jumlah yang lebih besar daripada elemen berikutnya. Jika GaAlAs adalah sebutan, maka Ga (galium) adalah elemen utama dalam senyawa. Al (aluminium) akan menjadi yang kedua dan As (arsenide) akan menjadi yang ketiga. Hal ini menyebabkan banyak pengguna percaya bahwa jika urutan elemen berbeda, masing-masing senyawa secara signifikan berbeda. Ini adalah asumsi yang salah. Urutan setiap elemen ditempatkan dalam senyawa tidak mengikuti urutan kimia standar juga tidak diperlukan untuk melakukannya karena struktur kimia yang tepat tidak ditentukan. GaAlAs hanyalah elemen "utama" yang digunakan dalam senyawa. Semua elemen atau dopants tambahan lainnya seperti seng atau nitrogen dan komposisinya yang tepat tidak terdaftar. Pada dasarnya, satu-satunya perbedaan antara GaAlAs dan AlGaAs adalah dalam cara akronim ditulis.
Baru-baru ini, mish-mash huruf dan jenis bahan ini telah semakin rumit dengan diperkenalkannya banyak senyawa baru seperti indium gallium aluminium phosphide "InGaAlP." Dengan penambahan indium "In" (senyawa logam putih keperakan lunak yang ditemukan terutama dalam seng dan bijih timah dengan nomor atom 49) ditemukan bahwa tidak hanya kecerahan dan efisiensi LED akan ditingkatkan, tetapi masa hidup yang sebenarnya akan meningkat secara signifikan dibandingkan bahan saat ini seperti GaAlAs. Selain itu, dengan doping yang tepat, berbagai warna dan panjang gelombang dapat diproduksi. Mirip dengan gallium aluminium arsenide, akronim untuk indium gallium aluminium phosphide dapat dinyatakan dalam beberapa cara. Dua yang paling umum adalah InGaAlP dan AlInGaP. Kedua bentuk tersebut secara kimiawi adalah bahan yang sama.
Elemen Grup III dan Grup V
Unsur-unsur seperti (Al, Ga, dan In) disebut kelompok "III" elemen sementara (P, As, dan N) adalah kelompok "V" elemen. Produk semikonduktor pemancar cahaya biasanya disebut sebagai bahan "III-V" yang berasal dari tabel periodik. Senyawa lain seperti silikon karbida "SiC" yang menggabungkan silikon (unsur non-logam yang terjadi secara luas di kerak bumi dalam silika dan digunakan untuk pembuatan kaca, perangkat semikonduktor, tembikar dll dengan nomor atom 14) dan karbon (unsur non-logam alami berlimpah terjadi di semua organisme organik atau hidup dengan nomor atom 6) dan gallium nitrida "GaN" digunakan dalam pembuatan LED biru dan hijau. Akronim untuk senyawa ini umumnya konsisten di seluruh industri, meskipun dapat ditranspos setiap saat. Setelah senyawa kimia telah ditetapkan, akronim yang menggambarkan bahwa substansi bisa sangat subjektif terhadap keinginan produsen atau pengembang. Penting untuk dicatat bahwa satu senyawa tidak boleh disalahartikan sebagai lebih unggul atau lebih rendah daripada senyawa lain dengan komposisi kimia yang sama, tetapi urutan kimia yang berbeda.
