Niebieska dioda LED — energia fotonu z przerwy energetycznej

Co się właśnie stało?

Zwiększyłeś przerwę energetyczną półprzewodnika. Foton powstający przy rekombinacji elektronu i dziury niesie energię równą dokładnie tej przerwie — większa przerwa oznacza foton o wyższej energii, czyli krótszą długość fali.

Energia fotonu w diodzie LED:

— energia fotonu emitowanego przy rekombinacji równa się przerwie energetycznej materiału. E_g — przerwa energetyczna (eV), h — stała Plancka, f — częstotliwość fotonu, λ — długość fali, c — prędkość światła.

Dlaczego niebieskie LED to Nobel?

Diody czerwone i zielone (małe E_g) skonstruowano już w latach 60. i 70. Niebieska wymagała materiału o dużej przerwie energetycznej i wysokiej jakości kryształu — azotku galu (GaN). Dopiero Akasaki, Amano i Nakamura opanowali w latach 90. wzrost czystych kryształów GaN, za co dostali Nobla z fizyki w 2014 roku.

Niebieska dioda dopełniła triadę RGB i — pokryta luminoforem — pozwoliła zbudować energooszczędne białe światło LED oraz ekrany, które dziś masz w telefonie.

Po co Ci to na maturze:

E_g = hf = hc/λ to ten sam związek, co energia fotonu w zjawisku fotoelektrycznym i w widmach atomowych. Chwyt: większa energia fotonu zawsze oznacza krótszą długość fali — pamiętaj o odwrotnej proporcjonalności E i λ (Optyka, Fizyka atomowa).

Zapamiętaj: większa przerwa energetyczna → foton o większej energii → krótsza fala → barwa bliżej niebieskiego/fioletu. E_g = hf = hc/λ.