中国的研究人员报告了一种具有高发光效率的InGaN LED结构

由氮化铟镓制成的发光二极管比用于制造蓝色和绿色LED的许多其他材料提供更好的发光效率。但使用InGaN的一个巨大挑战是其已知的位错密度缺陷，这使得难以理解其发射特性。

在应用物理学杂志中，中国的研究人员报告了一种具有高发光效率的InGaN LED结构，并且这被认为是InGaN中不同定位状态之间的第一次直接观察过渡载流子。通过温度依赖性光致发光和激发功率依赖性光致发光证实定位状态。

局域化态理论通常用于解释通过InGaN材料中的大量位错获得的高发光效率。定位状态是被认为存在于InGaN量子阱区域内的能量最小值状态(离散能量值)，但直到现在才直接观察到定位状态是难以捉摸的。

“主要基于铟含量波动，我们探索了留在InGaN量子阱区域内的'能量最小值'，”该论文的主要作者，香港科技大学现在的博士后研究员杨凤峰说。“这种能量最小值将捕获电荷载流子 -电子和空穴 - 并防止它们被缺陷(位错)捕获。这意味着发射效率受到大量缺陷的影响较小。”

该小组对本地化状态的直接观察是LED未来的重要发现，因为它验证了它们的存在，这是一个长期存在的开放科学问题。

“铟的分离可能是造成本地化状态的原因之一，”李说。“由于定位状态的存在，电荷载流子主要被捕获在定位状态而不是非辐射复合缺陷。这提高了发光器件的高发光效率。”

基于该组的电致发光光谱，“具有更强定位状态的InGaN样品在相同的电流注入条件下提供的光输出增强超过两倍，与弱定位状态的样品相比，”Li说。

研究人员的工作可以作为用于制造LED和激光二极管的InGaN材料的发射特性的参考。

他们计划继续探索与氮化镓相关的材料和器件，“不仅要更好地了解它们的局部化，还要了解InGaN量子点的特性，这些半导体粒子在太阳能电池和电子产品中具有潜在的应用，”Li说。“我们希望其他研究人员也能对本地化状态进行深入的理论研究。”