כִּימִיָה
כאשר ה-LED הפך זמין מסחרית לראשונה, לפני יותר מ-40 שנה, אף אחד לא ממש שם לב לאופן יצירתו או ממה הוא מורכב מבחינה כימית. זה נבע בין השאר מהעובדה שרק כמה סוגים וצבעים בסיסיים היו זמינים (כגון GaP - אדום וירוק, ו- GaAsP - צהוב). כיום, על מנת להשיג צבעים, או אורכי גל חדשים, ולשפר את הביצועים והאמינות, נוצרים סוגים רבים חדשים של מבנים כימיים. בגלל זה, LEDs כבר לא מתייחסים אך ורק לפי הצבע שלהם אלא גם לפי השם הכימי שלהם, כגון InGaAlP או GaAlAs. אם המשתמש אינו בקיא בטכנולוגיית LED או שאין לו תואר בכימיה וחומרים, שלל האותיות הזה יכול לבלבל מאוד. המידע הבא מסופק כדי להקל על חלק מהבלבול הזה.
גליום
האלמנט הראשון והראשוני המשמש בייצור כמעט כל מכשירי ה-LED המוליכים למחצה הוא גליום. גליום הוא חומר מתכתי שנמצא כיסוד קורט בפחם, בוקסיט ומינרלים אחרים. הסמל לגליום הוא "Ga" - (מספר אטומי 31). בשילוב עם ארסן "As" (מספר אטומי 33), יסוד מתכתי אפור רעיל ביותר, בטמפרטורות של כ-4000 מעלות פרנהייט, נוצרת התרכובת גליום ארסניד "GaAs". תרכובת גבישית אפורה כהה זו היא הבסיס לנורות המוליכים למחצה המקוריות שיוצרו לפני כמעט 40 שנה. כאשר מופעלים זרם/אנרגיה על חומר זה, נפלטים פוטונים או חלקיקי אור. GaAs כשלעצמו פולט אור בתחום האינפרא אדום שאינו נראה לעין האנושית, לעומת זאת, אם יסוד אחר, זרחן (יסוד לבן או צהוב, לא מתכתי בעל תגובתיות גבוהה, המופיע באופן טבעי בפוספטים, עם מספר אטומי 15 וסמל " P") מוצג, נוצר גביש מעורב של גליום ארסניד פוספיד "GaAsP". בהתאם לכמות הפרופורציונלית של זרחן, אור בטווח הנראה מאדום לצהוב מושג.
בנוסף ל-GaAsP שתואר לעיל, פותח שילוב החומר גליום פוספיד "GaP". על ידי שימוש נכון בתרכובת הקריסטל הזו, ניתן היה להשיג צבעים שונים. לדוגמה, על ידי הוספת אבץ-חמצן ל-GaP, מתקבל הצבע האדום. על ידי הוספת חנקן, אור ירוק מושג. חשוב לציין שכמעט בכל חומרי ה-LED המוליכים למחצה, האלמנטים הנוספים כגון אבץ, חנקן, בריליום וכו' אינם מצוינים בדרך כלל בראשי התיבות הכלליים של מבנה החומר. כל החומרים שהוזכרו לעיל אף שפותחו לפני שנים רבות, עדיין זמינים ונמצאים בשימוש נרחב כיום. (שולחן 1)
אֲלוּמִינְיוּם
בסוף שנות ה-70, התגלה כי על ידי הוספת אלומיניום "Al" (מספר אטומי 13, והיסוד המתכתי הנפוץ ביותר בקרום כדור הארץ) לתרכובת GaAs, ניתן להפיק צבע אדום עם בהירות ויעילות מוגברת משמעותית מעל מוצר קיים. כך נוצר גליום אלומיניום ארסניד "GaAlAs". למרות שהשילוב של גליום, אלומיניום וארסן קיים כבר כ-30 שנה, הפורמט האמיתי של תצורת היסוד משתנה. חלק מהיצרנים מתארים את התרכובת כ-AlGaAs בעוד שאחרים קוראים לזה GaAlAs. במקור, רבים חשבו שהחומר שהוגדר ראשון נמצא בכמויות גדולות יותר מהמרכיבים הבאים. אם GaAlAs היה הייעוד, אז Ga (גליום) היה היסוד העיקרי בתרכובת. אל (אלומיניום) יהיה שני ואס (ארסניד) יהיה שלישי. זה גרם למשתמשים רבים להאמין שאם סדר האלמנטים היה שונה, כל אחת מהתרכובות שונה באופן משמעותי. זו הנחה לא נכונה. הסדר של כל יסוד בתרכובת אינו תואם רצפים כימיים סטנדרטיים ואף לא נדרש לעשות זאת מכיוון שהמבנה הכימי המדויק אינו מצוין. GaAlAs הם רק היסודות ה"ראשוניים" המשמשים בתרכובת. כל שאר היסודות הנוספים או חומרי ההסמכה כגון אבץ או חנקן וההרכבים המדויקים שלהם אינם רשומים. בעיקרו של דבר, ההבדל היחיד בין GaAlAs ל-AlGaAs הוא באופן כתיבת ראשי התיבות.
לאחרונה, התערובת הזו של אותיות וסוגי חומרים הסתבכה עוד יותר על ידי הצגתן של תרכובות חדשות רבות כמו אינדיום גליום אלומיניום פוספיד "InGaAlP". עם תוספת של אינדיום "In" (תרכובת מתכתית לבנה כסופה רכה ניתנת לגימור שנמצאת בעיקר בעפרות אבץ ופח עם מספר אטומי 49) נמצא שלא רק בהירות ויעילות נוריות ה-LED ישתפרו, אלא שאורך החיים בפועל יהיה משמעותי גדל בהשוואה לחומרים קיימים כגון GaAlAs. יתר על כן, עם סימום מתאים, ניתן לייצר מגוון רחב של צבעים ואורכי גל. בדומה לגליום אלומיניום ארסניד, ראשי התיבות של אינדיום גליום אלומיניום פוספיד יכולים לבוא לידי ביטוי במספר דרכים. השניים הנפוצים ביותר הם InGaAlP ו-AlInGaP. שתי הצורות הן מבחינה כימית אותו חומר.
רכיבי קבוצה III וקבוצה V
אלמנטים כגון (Al, Ga ו-In) נקראים רכיבי קבוצה "III" ואילו (P, As ו-N) הם רכיבי קבוצה "V". תוצר מוליך למחצה פולט אור מכונה בדרך כלל חומר "III-V" הנגזר מהטבלה המחזורית. תרכובות אחרות כגון סיליקון קרביד "SiC" המשלב סיליקון (יסוד לא מתכתי המופיע באופן נרחב בקרום כדור הארץ בסיליקה ומשמש לייצור זכוכית, התקני מוליכים למחצה, כלי חרס וכו' עם מספר אטומי 14) ופחמן (באופן טבעי יסוד לא מתכתי בשפע המופיע בכל האורגניזמים האורגניים או החיים עם מספר אטומי 6) וגליום ניטריד "GaN" משמשים לייצור נוריות LED כחולות וירוקות. ראשי התיבות של תרכובות אלה עקביות בדרך כלל בכל התעשייה, אם כי ניתן להמיר אותה בכל עת. לאחר שהוקמה תרכובת כימית, ראשי התיבות המתארים את החומר הזה יכולים להיות סובייקטיביים מאוד לגחמות של היצרן או המפתח. חשוב לציין שאין לפרש תרכובת אחת ככזו שהיא עדיפה או נחותה מתרכובת אחרת בעלת אותו הרכב כימי, אלא סדר כימי שונה.
