UCSB:俄歇复合为LED效率下降的主要原因
摘要: 美国加州大学圣塔芭芭拉分校 (UCSB)的研究团队宣称通过第一原理计算发现,对于以氮化钾(GaN)为主的LED,俄歇复合(Auger recombination)是其效率下降(LED droop)与绿色缺口(green gap)的主要原因。
美国加州大学圣塔芭芭拉分校 (UCSB)的研究团队宣称通过第一原理计算发现,对于以氮化钾(GaN)为主的LED,俄歇复合(Auger recombination)是其效率下降(LED droop)与绿色缺口(green gap)的主要原因,可惜并未同时提出有效的解决方法。
LED droop是指在较高电流操作下,发光二极管的外部量子效率会下降。UCSB的Kris Delaney, Patrick Rink及Chris Van deWalle计算显示,效率下降的主要影响因素是俄歇复合,它是一种非辐射式的复合行为,在2.5eV(对应波长为0.5 μm)时达到颠峰。这同时也解释了“绿色缺口”——即波长从蓝光进入绿光波段时,LED的量子效率会下降的由来。
此前,Philips Lumileds曾提出,俄歇复合是在较高电流下效率下降的主因,这种非辐射式复合过程牵涉到三个载子的交互作用,其中至少包含一个电子与一个空穴。
UCSB的计算结果支持这种说法,但不像其它理论研究团队认为俄歇复合对于LED droop的影响可以忽略,个中的差异在于采用不同的氮化物能带结构。UCSB团队找到第二条导带(conduction band),并纳入计算中。
UCSB团队的氮化镓能带结构是利用密度泛函理论(density-functional theory)结合多体微扰理论(many-body perturbation theory)所计算得到。接着他们采用蒙特卡洛(Monte Carlo)法,计算了超过4千万个步骤的统计平均,才得到俄歇复合速率。
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