كيمياء
عندما أصبح الصمام لأول مرة متاحة تجاريا، منذ أكثر من 40 عاما، لا أحد حقا إيلاء الكثير من الاهتمام لكيفية صنعه أو ما تتكون منه كيميائيا. ويرجع ذلك جزئيا إلى حقيقة أن عددا قليلا فقط من الأنواع والألوان الأساسية كانت متاحة (مثل GaP – الأحمر والأخضر, وGaAsP – الأصفر). اليوم، من أجل الحصول على ألوان جديدة، أو أطوال موجية، وتحسين الأداء والموثوقية، وهناك العديد من أنواع جديدة من الهياكل الكيميائية التي يجري إنشاؤها. وبسبب هذا، لم يعد يشار إلى LEDsare بدقة من خلال لونها ولكن أيضا باسمها الكيميائي، مثل InGaAlP أو GaAlAs. إذا كان المستخدم غير معتاد على تكنولوجيا LED أو لم يكن لديه درجة في الكيمياء والمواد ، يمكن أن يكون هذا hodgepodge من الحروف مربكا للغاية. يتم توفير المعلومات التالية للمساعدة في تخفيف بعض من هذا الارتباك.
جاليوم
العنصر الأول والأول المستخدم في تصنيع تقريبا جميع أجهزة LED أشباه الموصلات هو الغاليوم. الغاليوم هو مادة معدنية تم العثور عليها كعنصر تتبع في الفحم والبوكسيت والمعادن الأخرى. رمز الغاليوم هو "Ga" – (العدد الذري 31). عندما يقترن الزرنيخ "كما" (العدد الذري 33)، وهو عنصر معدني رمادي سام للغاية، في درجات حرارة حوالي 4000 درجة فهرنهايت، يتم تشكيل مركب زرنيخيد الغاليوم "GaAs". هذا المركب البلوري الرمادي الداكن هو الأساس لأشباه الموصلات الأصلية المصابيح المصنعة منذ ما يقرب من 40 عاما. عندما يتم تطبيق التيار / الطاقة على هذه المواد ، تنبعث الفوتونات أو جزيئات الضوء. GaAs في حد ذاته تنبعث منها الضوء في نطاق الأشعة تحت الحمراء التي ليست مرئية للعين البشرية، ومع ذلك، إذا تم إدخال عنصر آخر، الفوسفور (عنصر أبيض أو أصفر تفاعلي للغاية، غير معدني، تحدث بشكل طبيعي في الفوسفات، مع عدد الذرية 15 ورمز "P") يتم تشكيل بلورة مختلطة من فوسفيد الغاليوم أرسينيد "GaAsP". اعتمادا على الكمية المتناسبة من الفوسفور ، يتم تحقيق الضوء في النطاق المرئي من الأحمر إلى الأصفر.
بالإضافة إلى GaAsP المذكورة أعلاه، تم تطوير مزيج المواد الغاليوم بوسفيد "GaP". عن طريق المنشطات بشكل صحيح هذا المركب الكريستال، يمكن الحصول على ألوان مختلفة. على سبيل المثال، بإضافة الزنك والأوكسجين إلى GaP، يتم الحصول على اللون الأحمر. بإضافة النيتروجين، يتم تحقيق الضوء الأخضر. من المهم ملاحظة أنه في جميع مواد LED يموت أشباه الموصلات تقريبا ، لا يتم تحديد العناصر المضافة مثل الزنك والنيتروجين والبريليوم وما إلى ذلك عادة في اختصار بنية المواد العامة. جميع المواد المذكورة أعلاه على الرغم من تطويرها منذ سنوات عديدة، لا تزال متاحة على نطاق واسع وتستخدم اليوم. (الجدول 1)
ألمنيوم
في أواخر السبعينيات، تم اكتشاف أنه بإضافة الألومنيوم "Al" (العدد الذري 13، والعنصر المعدني الأكثر وفرة في قشرة الأرض) إلى مركب GaAs، يمكن إنتاج لون أحمر مع زيادة السطوع والكفاءة بشكل كبير على المنتج الحالي. وهكذا، تم تشكيل زرنيخيد الألومنيوم الغاليوم "GaAlAs". على الرغم من أن الجمع بين الغاليوم والألمنيوم والزرنيخ موجود منذ ما يقرب من 30 عاما ، إلا أن الشكل الفعلي للتكوين الأساسي يختلف. بعض الشركات المصنعة تصور المجمع كما AlGaAs في حين أن البعض الآخر يطلق عليه GaAlAs. في الأصل، اعتقد الكثيرون أن المواد المحددة لأول مرة تم العثور عليها بكميات أكبر من العناصر اللاحقة. إذا كان GaAlAs هو التعيين ، ثم غا (الغاليوم) كان العنصر الأساسي في المجمع. آل (الألومنيوم) سيكون في المرتبة الثانية وكما (أرسينيد) سيكون الثالث. وهذا ما جعل العديد من المستخدمين يعتقدون أنه إذا كان ترتيب العنصر مختلفا، فإن كل مركب من المركبات كان مختلفا بشكل كبير. هذا افتراض غير صحيح. الترتيب الذي يتم وضعه كل عنصر في المركب لا يتبع التسلسلات الكيميائية القياسية ولا هو مطلوب للقيام بذلك لأن الهيكل الكيميائي الدقيق غير محدد. GaAlAs ليست سوى العناصر "الأساسية" المستخدمة في المجمع. جميع العناصر الإضافية الأخرى أو السراويل مثل الزنك أو النيتروجين وتركيباتها الدقيقة غير مدرجة. أساسا ، والفرق الوحيد بين GaAlAs وAlGaAs هو في الطريقة التي يكتب المختصر.
في الآونة الأخيرة ، كان هذا الهريس ميش من الحروف وأنواع المواد أكثر تعقيدا من خلال إدخال العديد من المركبات الجديدة مثل فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الاندونيوم "InGaAlP". مع إضافة الينديوم "في" (مركب معدني أبيض فضي مرن ناعم موجود في المقام الأول في الزنك وخامات القصدير مع العدد الذري 49) وجد أنه لن يتم تحسين سطوع المصابيح وكفاءتها فحسب ، بل سيتم زيادة العمر الفعلي بشكل كبير على المواد الحالية مثل GaAlAs. وعلاوة على ذلك، مع المنشطات المناسبة، يمكن أن تنتج مجموعة واسعة من الألوان والأطوال الموجية. على غرار زرنيخيد الألومنيوم الغاليوم، يمكن التعبير عن اختصار فوسفيد الألومنيوم الغاليوم في عدد من الطرق. وهما الأكثر شيوعا هي InGaAlP وAlInGaP. كلا الشكلين كيميائيا نفس المادة.
عناصر المجموعة الثالثة والمجموعة الخامسة
تسمى عناصر مثل (Al و Ga و In) عناصر المجموعة "III" بينما (P و As و N) هي عناصر المجموعة "V". ويشار عادة إلى منتج أشباه الموصلات الباعث للضوء على أنه مادة "III-V" المستمدة من الجدول الدوري. وتستخدم مركبات أخرى مثل كربيد السيليكون "SiC" الذي يجمع بين السيليكون (وهو عنصر غير معدني يحدث على نطاق واسع في قشرة الأرض في السيليكا ويستخدم لتصنيع الزجاج وأجهزة أشباه الموصلات والفخار وما إلى ذلك مع العدد الذري 14) والكربون (وهو عنصر غير معدني وفير بشكل طبيعي يحدث في جميع الكائنات العضوية أو الحية مع العدد الذري 6) ونيتريد الغاليوم "GaN" في تصنيع المصابيح الزرقاء والخضراء. المختصر لهذه المركبات هو عموما متسقة في جميع أنحاء الصناعة، على الرغم من أنه يمكن نقلها في أي وقت. بمجرد إنشاء مركب كيميائي ، يمكن أن يكون الاختصار الذي يصف تلك المادة ذاتيا جدا لأهواء الشركة المصنعة أو المطور. من المهم ملاحظة أنه لا ينبغي أن يساء فهم مركب واحد على أنه متفوق أو أدنى من مركب آخر بنفس التركيب الكيميائي ، ولكن ترتيب كيميائي مختلف.
