研究LED效率中的綠色間隙

作者 : Carolyn Mathas,EDN

研究人員透過測量InGaN LED中的量子效率和差分載流子壽命取得了溫度依賴的重組係數,結果洞察到限制LED量子效率的物理過程。例如,他們發現在綠色光譜範圍內,由於電子-空穴波函數遞減和增強Augur製程的結合,會導致效率下降…

筆者註:應用物理學快報(Applied Physics Letters)對來自德國和俄羅斯的大學,以及歐司朗半導體科學家的研究進行了專題介紹。專題報導的標題為:InGaN發光二極體中與溫度相關的複合係數:空穴定位、歐傑製程和綠色間隙(Temperature-dependent recombination coefficients in InGaN light-emitting diodes: Hole localization, Auger processes, and the green gap.)。

研究人員透過測量InGaN LED中的量子效率和差分載流子壽命取得了溫度依賴的重組係數,結果洞察到限制LED量子效率的物理過程。例如,他們發現在綠色光譜範圍內,由於電子-空穴波函數遞減和增強Augur製程的結合,會導致效率下降,該團隊分析並量化了所有損失機制的平衡,並強調了空穴局部化的作用。

團隊研究了兩種LED類型,藍色445nm和綠色530nm。研究的主動區域分別由兩種類型的五個和七個InGaN多量子阱(quantum well)組成。阱之間的阻擋層是GaN,且該結構包括在摻雜鎂的GaN p型接觸之前的氮化鋁鎵電子阻擋層。

他們發現,與藍色LED相比,綠色LED的電子-空穴重疊減少了。小組沒有發現重疊的減少僅歸因於量子限制的史塔克效應(Stark effect),這是由於量子阱介面上增加的極化電荷之間的電場,更長波長的綠色發光所需的InGaN合金中銦含量的增加增強了這種性能。相反,他們提出,當在離域電子和局部空穴之間發生重組時,由於空穴的有效質量較高。

B和C之間的差異可歸因於,與藍色LED相比,綠色LED減少了電子-空穴重疊。

研究團隊提出,在350K的正常LED工作溫度下,IQE在綠色量子阱中下降一半,是由於電子-空穴重疊減少。其他損失是由於輻射和Augur製程的溫度依賴性,特別是因為該製程隨溫度微弱地增加。相比之下,非輻射Augur製程重組急劇增加,明顯導致了綠色間隙。

(參考原文:Studying the green gap in LED efficiency,by Carolyn Mathas,EDN Taiwan Anthea Chuang編譯)

 

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