非直接俄歇效应是氮化物基LED光效下降主因

Van de Walle教授和他的同事们正在改进高效能，无毒且长寿命的氮化物基LED性能。他们深入研究在长时间高功率驱动下LED光衰这一现象。造成这一现象的原因已经引发了很多争论， 但是加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的研究者们说他们利用量子机械计算方法找到了这个现象的形成机制。

他们总结到，LED光衰(LED droop)是由俄歇复合(Auger recombination)引起的。俄歇复合是一种在半导体中发生的，三个带电粒子互相反应但不放出光子的现象。研究者还发现包含散射机制的非直接的俄歇效应非常显著。这一发现使得在以往理论研究中，用直接俄歇过程预测LED光衰和实际测量结果不符的现象得以解释。

在氮化物基LED中，这些非直接过程形成了主要的俄歇复合。在4月19日应用物理杂志上发表文章的第一作者，加州大学圣巴巴拉分校的博士后研究员Emmanouil Kioupakis如是说。本文其他作者是Van de Walle, Patrick Rinke，他们在德国的Fritz Haber研究院工作，Kris DELaney是加州大学圣巴巴拉分校的一位科学家。

研究员们认为，因为俄歇效应是内形成机制，所以LED光衰不可消除，但可以最小化。用更宽的量子阱，并在非极化或者半极化的方向生长器件,可以降低载流子密度。

牵头进行这项研究工作的，加州大学圣巴巴拉分校材料系的Van de Walle教授说“发现问题是解决的先决条件。查明俄歇复合是主因后，我们才可以集中研究抑制或者避免这种机制的创新方法。”

该项研究工作由高能效材料研究中心资助。高能效材料研究中心是有美国能源部和加州大学圣巴巴拉分校半导体照明和能源中心共同资助。计算所用数据由美国能源部的位于劳文斯伯克利国家实验室的国家能源研究科学计算中心，位于加州大学圣巴巴拉分校的加利福尼亚纳米系统研究院计算中心和国家科学基金项目TeraGrid提供。