Por Que LEDs Não São Feitos de Silício ou Germânio: Física da Banda Proibida

Silício (Si) e germânio (Ge) são semicondutores de banda proibida indireta — elétrons recombinando com lacunas liberam energia principalmente como calor (fônons), não fótons. Isso os torna terríveis emissores de luz.

Básicos da Banda Proibida

• Banda proibida direta: Elétron cai direto → fóton emitido (GaAs, GaN, InGaN, AlGaInP).
• Banda proibida indireta: Elétron deve mudar momento (assistência fônon) → probabilidade de fóton ~10⁻⁵ menor.

Comparação de Materiais

Material	Banda Proibida (eV)	Tipo	Emissão	Uso em LED
Silício (Si)	1,12	Indireta	~1100 nm (IR fraco)	Não (fotodiodos, solar)
Germânio (Ge)	0,66	Indireta	~1800 nm (IR fraco)	Não (óptica IR, detectores)
GaAs	1,42	Direta	870 nm (IR)	LEDs IR, VCSELs
AlGaInP	1,9–2,3	Direta	Vermelho, Laranja, Amarelo	Alto brilho visível
InGaN/GaN	2,8–3,4	Direta	Azul, Verde, Branco (fósforo)	Todos LEDs visíveis modernos

Realidade do Substrato

LEDs são crescidos em wafers de safira (Al₂O₃), SiC ou Si (para GaN-on-Si) — mas as camadas ativas emissoras de luz são compostos III-V (InGaN, AlGaInP), nunca Si/Ge elementares.

Bônus Térmico

Substratos SiC e safira também lidam com alta densidade de corrente e calor — crítico para manutenção de lúmens.

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