Pourquoi les LED ne sont-elles pas en silicium ou en germanium ?

Les diodes électroluminescentes (DEL) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière lorsqu'un courant électrique les traverse. Le matériau semi-conducteur utilisé dans une LED détermine la couleur de la lumière qu'elle émet.

Le silicium et le germanium sont tous deux des semi-conducteurs, mais ils ne sont pas utilisés dans la fabrication des LED car ils n'émettent pas de lumière de manière efficace. La bande interdite du silicium et du germanium est trop grande pour qu’ils émettent de la lumière visible. La bande interdite est la différence d'énergie entre la bande de valence et la bande de conduction d'un semi-conducteur. Lorsqu’un électron passe de la bande de conduction à la bande de valence, il libère un photon de lumière. L'énergie du photon est déterminée par la bande interdite.

Pour émettre de la lumière visible, un semi-conducteur doit avoir une bande interdite proche de l’énergie de la lumière visible. C'est pourquoi les LED sont fabriquées à partir de matériaux tels que le nitrure de gallium (GaN), le nitrure d'indium et de gallium (InGaN) et le phosphure d'aluminium et de gallium-indium (AlGaInP). Ces matériaux ont des bandes interdites qui se situent dans la plage visible du spectre électromagnétique.

En plus d'avoir une bande interdite correcte, le matériau semi-conducteur utilisé dans une LED doit également être capable de résister à des températures et des courants élevés. C'est pourquoi les LED sont souvent fabriquées à partir de matériaux tels que le saphir et le carbure de silicium. Ces matériaux sont capables de résister aux conditions difficiles nécessaires à la production de lumière.