एलईडी में यौगिक अर्धचालक सामग्री को समझना

रसायन शास्त्र

जब एलईडी पहली बार व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हो गया, ४० साल पहले, कोई भी वास्तव में यह कैसे किया गया था या क्या यह रासायनिक शामिल करने के लिए ज्यादा ध्यान दिया । यह इस तथ्य के कारण भाग में था कि केवल कुछ बुनियादी प्रकार और रंग उपलब्ध थे (जैसे जीएपी - लाल और हरा, और जीएपी - पीला)। आज, नए रंग, या तरंगदैर्ध्य प्राप्त करने और प्रदर्शन और विश्वसनीयता में सुधार करने के लिए, कई नए प्रकार की रासायनिक संरचनाएं बनाई जा रही हैं। इस वजह से, एलईडी अब अपने रंग से सख्ती से नहीं बल्कि उनके रासायनिक नाम, जैसे कि इंगएएलपी या गॉलास द्वारा भी संदर्भित किया जाता है। यदि उपयोगकर्ता एलईडी तकनीक से परिचित नहीं है या रसायन विज्ञान और सामग्री में डिग्री नहीं है, तो अक्षरों का यह गोलमाल बहुत भ्रामक हो सकता है। इस भ्रम में से कुछ को कम करने में मदद करने के लिए निम्नलिखित जानकारी प्रदान की जाती है।

गैलियम

लगभग सभी सेमीकंडक्टर एलईडी उपकरणों के निर्माण में उपयोग किया जाने वाला पहला और प्राथमिक तत्व गैलियम है। गैलियम एक धातु सामग्री है जो कोयला, बॉक्साइट और अन्य खनिजों में एक ट्रेस तत्व के रूप में पाई जाती है। गैलियम के लिए प्रतीक "गा" है - (परमाणु संख्या 31)। आर्सेनिक "आसॅ्मिक" (परमाणु संख्या 33) के साथ संयुक्त होने पर, एक अत्यधिक जहरीला ग्रे धातु तत्व, लगभग 4000 डिग्री फारेनहाइट के तापमान पर, यौगिक गैलियम आर्सेनाइड "गास" का गठन होता है। यह डार्क ग्रे क्रिस्टलीय यौगिक लगभग 40 साल पहले निर्मित मूल अर्धचालक एलईडी का आधार है। जब इस सामग्री पर वर्तमान/ऊर्जा लागू की जाती है, तो प्रकाश के फोटॉन या कण उत्सर्जित होते हैं । GaAs अपने आप में अवरक्त रेंज में प्रकाश उत्सर्जित करता है जो मानव आंखों को दिखाई नहीं देता है, हालांकि, यदि एक अन्य तत्व, फास्फोरस (एक अत्यधिक प्रतिक्रियाशील सफेद या पीला, गैर-धातु तत्व, फास्फेट में स्वाभाविक रूप से होने वाला, परमाणु संख्या 15 और प्रतीक "पी") के साथ पेश किया जाता है, तो गैलियम एरेसेनाइड फास्फाइड "गैस्प" का मिश्रित क्रिस्टल बनाया जाता है। फास्फोरस की आनुपातिक मात्रा के आधार पर, लाल से पीले रंग तक दृश्यमान सीमा में प्रकाश प्राप्त किया जाता है।

ऊपर वर्णित GaAsP के अलावा, सामग्री संयोजन गैलियम पोस्फीड "जीएपी" विकसित किया गया था। इस क्रिस्टल यौगिक को ठीक से डोपिंग करके, विभिन्न रंग प्राप्त किए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, जीएपी में जिंक-ऑक्सीजन जोड़कर, रंग लाल प्राप्त किया जाता है। नाइट्रोजन डालकर हरी बत्ती हासिल की जाती है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि लगभग सभी अर्धचालक एलईडी डाई सामग्री में, जोड़ा गया तत्व जैसे जिंक, नाइट्रोजन, बेरिलियम आदि आमतौर पर सामान्य सामग्री संरचना परिवर्णी शब्द में निर्दिष्ट नहीं होते हैं। ऊपर उल्लिखित सभी सामग्रियों को हालांकि कई साल पहले विकसित किया गया था, आज भी व्यापक रूप से उपलब्ध हैं और उपयोग में हैं। (तालिका. 1)

एल्युमिनियम

1 9 70 के उत्तरार्ध में, यह पता चला कि एल्यूमीनियम "अल" (परमाणु संख्या 13, और पृथ्वी की पपड़ी में सबसे प्रचुर मात्रा में धातु तत्व) को गास यौगिक में जोड़कर, एक लाल रंग को मौजूदा उत्पाद पर चमक और दक्षता के साथ उत्पादित किया जा सकता है। इस प्रकार, गैलियम एल्यूमीनियम आर्सेनाइड "GaAlAs" का गठन किया गया था। हालांकि गैलियम, एल्यूमीनियम और आर्सेनिक का संयोजन लगभग 30 वर्षों से रहा है, लेकिन मौलिक विन्यास के लिए वास्तविक प्रारूप भिन्न होता है। कुछ निर्माता यौगिक को शैवाल के रूप में चित्रित करते हैं जबकि अन्य इसे गाहास कहते हैं। मूल रूप से, कई सोचा था कि पहले नामित सामग्री सफल तत्वों की तुलना में अधिक मात्रा में पाया गया था । यदि GaAlAs पदनाम था, तो Ga (gallium) यौगिक में प्राथमिक तत्व था । अल (एल्यूमीनियम) दूसरे और के रूप में (आर्सेनाइड) तीसरे होगा । इससे कई उपयोगकर्ताओं को विश्वास हो गया कि यदि तत्व आदेश अलग था, तो प्रत्येक यौगिक काफी अलग था। यह एक गलत धारणा है । प्रत्येक तत्व को यौगिक में रखा गया आदेश मानक रासायनिक दृश्यों का पालन नहीं करता है और न ही ऐसा करने की आवश्यकता है क्योंकि सटीक रासायनिक संरचना निर्दिष्ट नहीं है। GaAlAs केवल "प्राथमिक" यौगिक में इस्तेमाल तत्व हैं। जिंक या नाइट्रोजन जैसे अन्य सभी अतिरिक्त तत्व या डोपेंट और उनकी सटीक रचनाएं सूचीबद्ध नहीं हैं। मूलतः, GaAlAs और AlGaAs के बीच ही अंतर जिस तरह से परिवर्णी शब्द लिखा है में है ।

हाल ही में, पत्र और सामग्री प्रकार के इस मिश-मैश और भी इस तरह के इंडियम गैलियम एल्यूमीनियम फॉस्फीड "InGaAlP के रूप में कई नए यौगिकों की शुरूआत से जटिल हो गया है." इंडियम के अलावा "इन" (परमाणु संख्या 49 के साथ जिंक और टिन ओरेस में मुख्य रूप से पाया जाने वाला एक नरम निंदनीय चांदी वाला सफेद धातु यौगिक) यह पाया गया कि न केवल एलईडी की चमक और दक्षता में सुधार किया जाएगा, बल्कि वास्तविक जीवनकाल में वर्तमान सामग्रियों जैसे GaAlAs में काफी वृद्धि होगी। इसके अलावा, उचित डोपिंग के साथ, विभिन्न प्रकार के रंग और तरंगदैर्ध्य का उत्पादन किया जा सकता है। गैलियम एल्यूमीनियम आर्सेनाइड के समान, इंडियम गैलियम एल्यूमीनियम फॉस्फीड के लिए परिवर्णी शब्द कई तरीकों से व्यक्त किया जा सकता है। दो सबसे आम InGaAlP और AlInGaP हैं। दोनों रूपों रासायनिक एक ही सामग्री हैं।

ग्रुप III और ग्रुप वी एलिमेंट्स

(अल, जीए और इन) जैसे तत्वों को समूह "III" तत्व कहा जाता है जबकि (पी, आसॅ् और एन) समूह "वी" तत्व हैं। प्रकाश उत्सर्जक सेमीकंडक्टर उत्पाद को आमतौर पर आवधिक तालिका से प्राप्त "III-V" सामग्री के रूप में जाना जाता है। सिलिकॉन कार्बाइड "एसआईसी" जैसे अन्य यौगिक जो सिलिकॉन को जोड़ती है (सिलिका में पृथ्वी की पपड़ी में बड़े पैमाने पर होने वाला एक गैर-धातु तत्व और कांच के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है, परमाणु संख्या 14 के साथ अर्धचालक उपकरण, मिट्टी के बर्तन आदि) और कार्बन (परमाणु संख्या 6 के साथ सभी कार्बनिक या जीवित जीवों में होने वाला स्वाभाविक रूप से प्रचुर मात्रा में गैर-धातु तत्व) और गैलियम नाइट्राइड "जीएएन" का उपयोग नीले और हरे रंग की एलईडी के निर्माण में किया जाता है। इन यौगिकों के लिए परिवर्णी शब्द आम तौर पर पूरे उद्योग में सुसंगत है, हालांकि इसे किसी भी समय स्थानांतरित किया जा सकता है। एक बार एक रासायनिक यौगिक की स्थापना की गई है, उस पदार्थ का वर्णन परिवर्णी शब्द निर्माता या डेवलपर की सनक के लिए बहुत व्यक्तिपरक हो सकता है । यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि एक यौगिक को एक ही रासायनिक संरचना के साथ किसी अन्य यौगिक से बेहतर या कमतर होने के रूप में गलत नहीं ठहराया जाना चाहिए, बल्कि एक अलग रासायनिक आदेश होना चाहिए।