Fremtiden for lysdioder får boost fra verifikation af lokaliseringstilstande i InGaN -kvantebrønde

Lysemitterende dioder fremstillet af indiumgalliumnitrid giver bedre luminescenseffektivitet end mange af de andre materialer, der bruges til at skabe blå og grønne lysdioder. Men en stor udfordring ved at arbejde med InGaN er dens kendte defekter i dislokationstætheden, der gør det svært at forstå dets emissionsegenskaber.

I Journal of Applied Physics , forskere i Kina rapporterer om en InGaN LED -struktur med høj luminescenseffektivitet, og det menes at være den første direkte observation af overgangsbærere mellem forskellige lokaliseringsstater inden for InGaN. Lokaliseringstilstandene blev bekræftet af temperaturafhængig fotoluminescens og excitationseffektafhængig fotoluminescens.

Lokaliseringstatsteori bruges ofte til at forklare den høje luminescenseffektivitet opnået via det store antal dislokationer inden for InGaN -materialer. Lokaliseringstilstande er energiminima -tilstande, der menes at eksistere inden for InGaN -kvantebrøndregionen (diskrete energiværdier), men en direkte observation af lokaliseringsstater var undvigende indtil nu.

"Primært baseret på udsving i indiumindhold, vi undersøgte de 'energiminima', der forbliver inden for InGaN -kvantebrøndregionen, "sagde Yangfeng Li, papirets hovedforfatter og en nu postdoktor ved Hong Kong University of Science and Technology. "Sådanne energiminima vil fange ladningsbærerne - elektroner og huller - og forhindre dem i at blive fanget af defekter (dislokationer). Det betyder, at emissionseffektiviteten bliver mindre påvirket af det store antal defekter."

Gruppens direkte observation af lokaliseringstilstande er en vigtig opdagelse for lysdiodernes fremtid, fordi det bekræfter deres eksistens, hvilket var et mangeårigt åbent videnskabeligt spørgsmål.

"Adskillelse af indium kan være en af ​​årsagerne til, at lokaliseringstilstande, "sagde Li." På grund af eksistensen af ​​lokaliseringsstater, ladningsbærerne vil hovedsageligt blive fanget i lokaliseringsstaterne snarere end ved ikke -radiative rekombinationsfejl. Dette forbedrer lysstråleenheders høje luminescens-effektivitet. "

Baseret på gruppens elektroluminescensspektre, "InGaN-prøven med stærkere lokaliseringstilstande giver mere end en dobbelt forbedring af lysudbyttet ved de samme strømindsprøjtningsbetingelser som prøver af svagere lokaliseringstilstande, "Sagde Li.

Forskernes arbejde kan tjene som reference om emissionsegenskaberne for InGaN -materialer til brug ved fremstilling af lysdioder og laserdioder.

De planlægger at fortsætte med at udforske galliumnitridrelaterede materialer og enheder "ikke kun for at få en bedre forståelse af deres lokaliseringer, men også egenskaberne ved InGaN-kvantepunkter, som er halvlederpartikler med potentielle anvendelser i solceller og elektronik, "Li sagde." Vi håber, at andre forskere også vil foretage dybdegående teoretiske undersøgelser af lokaliseringstilstande. "