لماذا يختلف هيكل رقائق LED ذات اللون الأحمر عن رقائق LED الزرقاء والخضراء؟
تصنع مصابيح LED الحمراء والزرقاء والخضراء (الثنائيات الباعثة للضوء) من مواد شبه موصلة مختلفة، والاختلافات الهيكلية بينها هي نتيجة للخصائص الفريدة لهذه المواد.
المصابيح الحمراء:
عادةً ما تُصنع مصابيح LED الحمراء من زرنيخيد الغاليوم الألومنيوم (AlGaAs) أو مواد أشباه الموصلات من فوسفيد الغاليوم الإنديوم الألومنيوم (AlInGaP).
تتمتع هذه المواد بفجوة نطاق أوسع، مما يعني أنها تبعث فوتونات ذات طاقة أقل في الجزء الأحمر من الطيف المرئي.
يشتمل هيكل مصابيح LED الحمراء على طبقات متعددة من أشباه الموصلات التي تسمح بإعادة التركيب الفعال للإلكترونات والثقوب، مما يؤدي إلى انبعاث الضوء الأحمر.
المصابيح الزرقاء:
تصنع مصابيح LED الزرقاء في المقام الأول من مواد أشباه الموصلات من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN).
يمتلك InGaN فجوة نطاق أضيق، مما يسمح له بإصدار فوتونات ذات طاقة أعلى في الجزء الأزرق من الطيف المرئي.
تتطلب مصابيح LED الزرقاء تحكمًا أكثر دقة في عملية النمو البلوري وغالبًا ما تحتوي على آبار كمومية متعددة داخل هيكل أشباه الموصلات لتحقيق انبعاث الضوء الأزرق الفعال.
المصابيح الخضراء:
يمكن تصنيع مصابيح LED الخضراء من مواد شبه موصلة مختلفة، مثل فوسفيد الغاليوم الإنديوم (AlGaInP) أو مجموعات أخرى.
فجوة نطاق هذه المواد متوسطة بين تلك الموجودة في مصابيح LED الحمراء والزرقاء، مما يسمح لها بإصدار الضوء الأخضر.
قد تتضمن مصابيح LED الخضراء أيضًا هياكل طبقة أشباه الموصلات أكثر تعقيدًا لتحسين انبعاث الضوء الأخضر بكفاءة.
إن الاختلافات الهيكلية بين شرائح LED باللون الأحمر والأزرق والأخضر مدفوعة في المقام الأول بالحاجة إلى مطابقة فجوة نطاق مادة أشباه الموصلات مع اللون المطلوب لانبعاث الضوء. تتميز كل مادة شبه موصلة بخصائصها الفريدة، وقد تتضمن عملية التصنيع لكل نوع من مصابيح LED اختلافات في نمو البلورات، والمنشطات، وعوامل أخرى لتحقيق الطول الموجي المطلوب للضوء المنبعث.
