光效下降現(xiàn)象原因或的正解——倫斯勒理工學(xué)院研究

nGaN/GaN基阱壘結(jié)構(gòu)LED當注入的電流密度較大時, LED的量子效率隨注入電流密度增大而下降, 即droop效應(yīng)(光效下降現(xiàn)象)。倫斯勒理工學(xué)院的一個研究小組，對此效應(yīng)的研究已超過10年，尋求理解為什么隨著電流的增加LED效率下降。其近期發(fā)表的一篇論文指出，確定電子泄漏是罪魁禍首，并認為這一答案將理解導(dǎo)致在組件級別的解決方案，并進一步引領(lǐng)降低固態(tài)照明（SSL ）產(chǎn)品的成本。 《應(yīng)用物理學(xué)快報》刊登的論文中結(jié)論很簡單：在較高的電流，從n型半導(dǎo)體層注入的一些電子通過有源量子阱區(qū)到p型層注入的電子溢出阱外。 除了這一理論，還有另外幾種權(quán)威的解釋，例如，美國加州大學(xué)圣巴巴拉分校（UCSB）以及法國巴黎綜合理工學(xué)院的研究人員認為俄歇效應(yīng)是光效下降現(xiàn)象的根本原因。俄歇效應(yīng)時發(fā)生的電子、空穴、另一個攜帶電荷的顆粒（如另一種電子）相結(jié)合，產(chǎn)生一個高能量的電子，但沒有光。 UCSB曾在《IEEE綜覽》雜志上發(fā)表一篇研究，在實驗中，將LED放置在真空和逃脫的活性區(qū)域的電子的能量與光譜儀測定，文章的結(jié)論也認為俄歇虧損是光效下降現(xiàn)象的原因。他們認為產(chǎn)生俄歇效應(yīng)的一部分原因是電子泄漏。 雖然多個頂尖的研究團隊提出的不同的光效下降現(xiàn)象理論沒有一個被普遍接受。但對于減少光效下降影響降到最低的工作已經(jīng)做了很多，例如，UCSB去年五月的研究透露了新的晶體結(jié)構(gòu)，在高電流時可以提高效率。 倫斯勒理工學(xué)院的首席研究員E.弗雷德·舒伯特，美國國家科學(xué)基金會資助的智能照明工程技術(shù)研究創(chuàng)始主任表示：“在過去，研究人員和LED制造商已經(jīng)取得了光效下降的初步進展，但始終不理解是什么原因?qū)е鹿庑陆?，現(xiàn)在我們能更好地了解是什么原因?qū)е碌?，這將開辟特定的策略來解決這個問題。”RPI團隊現(xiàn)在正在開發(fā)一個LED的新結(jié)構(gòu)，雖然在幾年前，光效下降被視為SSL產(chǎn)品廣泛推廣、LED在普通照明應(yīng)用成本較低的一個主要障礙。但現(xiàn)在，光效下降所造成的的影響并不明顯，Cree公司全球應(yīng)用工程總監(jiān)馬克表示，LED的功效收益已抵消了光效下降的影響，基于稍好LED的照明效率可以減少成本，一旦組件光效達到100流明/瓦，光效下降的障礙將基本被清除。 我國也曾有學(xué)者發(fā)表結(jié)論認為，溫度下降會阻礙電流擴展和降低空穴濃度, 電子在阱中分布會越來越不平衡,阱中局部區(qū)域中因填充了勢能越來越高的電子而溢出阱外, 從而使droop效應(yīng)隨著溫度的降低在更小的電流密度下出現(xiàn)且更為嚴重, 不同溫度下實驗值與俄歇復(fù)合模型模擬的結(jié)果在高注入時趨勢相反.這此結(jié)果表明,引起 droop效應(yīng)的主因不是俄歇非輻射復(fù)合而是電子溢出,電子溢出的本質(zhì)原因是載流子在阱中分布不均衡。