Large Auger-koefficientmyte i III-nitrid-LED'er afsløret?

Indium galliumnitrid (InGaN)-baserede, blåt lys-emitterende dioder er rygraden i solid-state belysning (SSL). Desværre topper deres effektivitet under lave strømtætheder (<35 A/cm ² ) og ruller af under høje injektionsniveauer. Denne effekt kaldes effektivitetsdroop og kræver en designmæssig afvejning mellem lysudgangseffekt, effektivitet og omkostninger.

Det er almindeligt accepteret, at Auger-rekombination er hovedårsagen til det eksperimentelt observerede store (~50%) effektivitetsfald i III-Nitrid LED'er. Alligevel er der ingen klar forståelse af oprindelsen af ​​størrelsen af ​​Auger-rekombination i dette materialesystem. For eksempel opnås målte Auger-koefficienter ved at antage, at elektron (n) og hul (p) tæthed er identiske, dvs. n =p. Denne ambipolære Auger-koefficient (Ca) beregnes som summen af ​​Auger-koefficienterne for eeh (Cn) og hhe (Cp) kanalerne, dvs. Ca =Cn + Cp. For piezoelektriske materialer såsom III-Nitrid LED'er er bærersymmetrien negativt plaget af polarisationen, hvilket indebærer, at Auger elektron-hul-asymmetrien mellem Cn og Cp (og dermed deres forhold, Cn/Cp) kan spille en afgørende rolle i forståelsen af ​​effektiviteten fald og kvantificer Ca. I de fleste eksperimenter og simuleringer tages Cn/Cp som enhed (~1), idet Auger-elektron-hul-asymmetrieffekten på effektivitetsfaldet ignoreres.

I en nylig artikel i IEEE Journal of Quantum Electronics , U af I-forskere rapporterer om en ny kvante-LED-simulator med åben grænse baseret på variationsprincipper for at vise, at elektron-hul-asymmetri i Auger-rekombinationen er en stærk kandidat til oprindelsen af ​​det store (~38%) effektivitetsfald i InGaN-baserede LED'er . Faktisk viser forfatterne, at ignorering af Auger-elektron-hul-asymmetrien overvurderer den ambipolære Auger-koefficient (defineret af ligheden mellem elektron- og hul-Auger-koefficienter) med så meget som 62 procent, hvilket fører til en fejlfortolkning af de grundlæggende grænser for InGaN-baserede LED'er .