光效下降现象原因或的正解——伦斯勒理工学院研究

nGaN/GaN基阱垒结构LED当注入的电流密度较大时, LED的量子效率随注入电流密度增大而下降, 即droop效应(光效下降现象)。伦斯勒理工学院的一个研究小组，对此效应的研究已超过10年，寻求理解为什么随着电流的增加LED效率下降。其近期发表的一篇论文指出，确定电子泄漏是罪魁祸首，并认为这一答案将理解导致在组件级别的解决方案，并进一步引领降低固态照明（SSL ）产品的成本。 《应用物理学快报》刊登的论文中结论很简单：在较高的电流，从n型半导体层注入的一些电子通过有源量子阱区到p型层注入的电子溢出阱外。 除了这一理论，还有另外几种权威的解释，例如，美国加州大学圣巴巴拉分校（UCSB）以及法国巴黎综合理工学院的研究人员认为俄歇效应是光效下降现象的根本原因。俄歇效应时发生的电子、空穴、另一个携带电荷的颗粒（如另一种电子）相结合，产生一个高能量的电子，但没有光。 UCSB曾在《IEEE综览》杂志上发表一篇研究，在实验中，将LED放置在真空和逃脱的活性区域的电子的能量与光谱仪测定，文章的结论也认为俄歇亏损是光效下降现象的原因。他们认为产生俄歇效应的一部分原因是电子泄漏。 虽然多个顶尖的研究团队提出的不同的光效下降现象理论没有一个被普遍接受。但对于减少光效下降影响降到最低的工作已经做了很多，例如，UCSB去年五月的研究透露了新的晶体结构，在高电流时可以提高效率。 伦斯勒理工学院的首席研究员E.弗雷德·舒伯特，美国国家科学基金会资助的智能照明工程技术研究创始主任表示：“在过去，研究人员和LED制造商已经取得了光效下降的初步进展，但始终不理解是什么原因导致光效下降，现在我们能更好地了解是什么原因导致的，这将开辟特定的策略来解决这个问题。”RPI团队现在正在开发一个LED的新结构，虽然在几年前，光效下降被视为SSL产品广泛推广、LED在普通照明应用成本较低的一个主要障碍。但现在，光效下降所造成的的影响并不明显，Cree公司全球应用工程总监马克表示，LED的功效收益已抵消了光效下降的影响，基于稍好LED的照明效率可以减少成本，一旦组件光效达到100流明/瓦，光效下降的障碍将基本被清除。 我国也曾有学者发表结论认为，温度下降会阻碍电流扩展和降低空穴浓度, 电子在阱中分布会越来越不平衡,阱中局部区域中因填充了势能越来越高的电子而溢出阱外, 从而使droop效应随着温度的降低在更小的电流密度下出现且更为严重, 不同温度下实验值与俄歇复合模型模拟的结果在高注入时趋势相反.这此结果表明,引起 droop效应的主因不是俄歇非辐射复合而是电子溢出,电子溢出的本质原因是载流子在阱中分布不均衡。