Materiály pro LED

Pro výrobu LED se používá poměrně velké množství anorganických i organických polovodičových materiálů. Volba materiálu závisí hlavně na požadované barvě. Nejběžnější materiály shrnuje následující tabulka.[1]

Barva Vlnová délka [nm] Úbytek napětí Polovodivý materiál
Infračervená > 760 < 1,63 Arsenid gallitý (GaAs)
Arsenid hlinito-gallitý (AlGaAs)
Červená 610 – 760 1,63 – 2,03 Aluminium galium arsenid (AlGaAs)
Fosfid-arsenid gallitý (GaAsP)
Fosfid gallito-indito-hlinitý (AlGaInP)
Fosfid gallitý (GaP)
Oranžová 590 – 610 2,03 – 2,10 Fosfid-arsenid gallitý (GaAsP)
Fosfid gallito-indito-hlinitý (AlGaInP)
Fosfid gallitý (GaP)
Žlutá 570 – 590 2,10 – 2,18 Fosfid-arsenid gallitý (GaAsP)
Fosfid gallito-indito-hlinitý (AlGaInP)
Fosfid gallitý (GaP)
Zelená 500 – 570 1,90 – 4,0 Klasická zelená
Fosfid gallitý (GaP)
Fosfid gallito-indito-hlinitý (AlGaInP)
Fosfid gallito-hlinitý (AlGaP)
Čistá zelená
Nitrid indito-gallitý (InGaN) / Nitrid gallitý (GaN)
Modrá 450 – 500 2,48 – 3,70 Zink selenid (ZnSe)
Nitrid indito-gallitý (InGaN)
Karbid křemičitý (SiC) jako substrát
Křemík (Si) jako substrát
Fialová 400 – 450 2,76 – 4,0 Nitrid indito-gallitý (InGaN)
Purpurová Různé typy 2,48 – 3,7 Dvojitá LED modrá/červená
Modrá s červenou fosforeskující vrstvou
Bílá v purpurovém plastu
Ultrafialová < 400 3,1 – 4,4 Diamant (235 nm)
Nitrid boritý (BN, 215 nm)
Nitrid hlinitý (AlN, 210 nm)
Nitrid gallito-hlinitý (AlGaN)
Nitrid indito-gallito-hlinitý (AlGaInN) pod 210 nm
Růžová Různé typy ≈ 3,3 Modrá LED s žlutě fosforeskující vrstvou a na ní s červenou, oranžovou nebo růžovou vrstvou
Bílá LED s růžovou fosforeskující vrstvou nebo barvivem
Bílá Širokospektrální 3,5 Modrá/UV dioda s žlutou fosforeskující vrstvou

Diamant

Diamant je alotropem uhlíku, tady se podíváme pouze na vlastnosti využívané při konstrukci PN přechodu.[3] Velikost zakázaného pásu u diamantu je poměrně velká – 5,47 eV – a to je velmi zajímavé pro optoelektronické aplikace, protože umožňuje emisi v oblasti UV.

Diamant se musí nejprve dopovat, pro přípravu polovodiče typu P se používá diamant dopovaný borem a pro polovodič typu N se diamant dopuje fosforem. Pro výrobu dopovaných diamantů bylo využito CVD, přesněji PE-CVD, s využitím mikrovlnného plazmatu. PN přechod lze připravit depozicí P-dopovaného diamantu na substrát tvořený B-dopovaným diamantem. Pro dopování bylo využito trimethylboranu (CH3)3B a fosfanu PH3.

Odkazy

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode#Colors_and_materials
  2. Bessho, M.; Shimizu, K. Electronics and Communications in Japan 2012, 95, 1-7. Latest trends in Japan. DOI: 1002/ecj.10394.
  3. Koizumi, S.; Watanabe, K.; Hasegawa, M.; Kanda, H. Science 2001, 292, 1899-1901. Ultraviolet Emission from a Diamond pn Junction. DOI: 1126/science.1060258.
  4. Inorganic–organic hybrid white light phosphors