InGaN类蓝色与绿色LED高亮度发光原理公布

日本筑波大学和科学技术振兴机构（JST）组成的联合研究小组共同宣布，找到了尽管结晶缺陷多，但使用InGaN作为发光层的蓝色与绿色发光二极管（LED）高亮度发光的原理。高亮度发光的原理是在空穴和电子因结晶缺陷而进行无益于发光的非辐射复合（non-radiative recombination）之前，大量空穴被捕捉到InGaN混晶内部聚集有In和N的“定域态（localized state）”部分，这部分空穴和电子通过辐射复合（radiative recombination）即可发光。通过人为导入这种定域态，有可能得到更高的发光效率。除AlInN和AlInGaN等氮化物半导体外，该原理还可应用于塑料和玻璃。

In起作用

此次利用“光致发光测定”法得到了InGaN尽管缺陷多，但In原子与高亮度发光有关的结果。另外，利用“时间分辨光致发光测定”法，还得到了InGaN中In含量越高，内部量子效率就越高的结果。这是因为与GaN相比，InGaN混晶的辐射复合寿命短，而非辐射复合寿命长。辐射复合寿命越短，有益于发光的辐射复合的概率就越高，而非辐射复合寿命越长，无益于发光的非辐射复合的概率就会降低。

空穴被捕捉到定域态部分，而非结晶缺陷

此外，利用“空间分辨阴极发光映射测定”法，得到了在InGaN中电子与空穴对（激子）移动距离比GaN短的结果。并进一步利用“低速正电子湮没（positron annihilation）测定”法得欠涓春系牡闳毕菰贗nGaN中比GaN多，正电子的移动距离不足4nm，几乎不动。无论是被捕捉到In与N的定域态部分，还是点缺陷中，正电子的传播长度都会缩短。作为InGaN来说，尽管点缺陷多，正电子的传播长度短，但不容易产生非辐射复合。也就是说，易于被捕捉到有益于发光的定域态部分。由于正电子和空穴一样同属正电荷，因此正电子就会和空穴一样受到电场的影响。由此即可明白，空穴和正电子一样，有大量的空穴被捕捉到了定域态部分。

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