なぜLEDはシリコンやゲルマニウムで作られていないのですか？

発光ダイオード (LED) は、電流が流れると発光する半導体デバイスです。 LED に使用される半導体材料によって、LED が発する光の色が決まります。

シリコンとゲルマニウムはどちらも半導体ですが、効率的に発光しないため、LEDの製造には使用されていません。シリコンとゲルマニウムのバンドギャップは可視光を発するには大きすぎます。バンドギャップは、半導体の価電子帯と伝導帯の間のエネルギーの差です。電子が伝導帯から価電子帯に落ちるとき、光子を放出します。光子のエネルギーはバンドギャップによって決まります。

可視光を発するためには、半導体は可視光のエネルギーに近いバンドギャップを持たなければなりません。このため、LED は窒化ガリウム (GaN)、窒化インジウム ガリウム (InGaN)、リン化アルミニウム ガリウム インジウム (AlGaInP) などの材料で作られています。これらの材料は、電磁スペクトルの可視範囲にあるバンドギャップを持っています。

LED に使用される半導体材料は、適切なバンドギャップを持つことに加えて、高温と電流に耐えることもできなければなりません。 LED がサファイアや炭化ケイ素などの材料で作られることが多いのはこのためです。これらの材料は、光を生成するために必要な過酷な条件に耐えることができます。