理論家破解LED照明低效之謎

　　Van de Walle教授和他的同事們正在改進高效能，無毒且長壽命的氮化物基LED性能。他們深入研究在長時間高功率驅動下LED光衰這一現象。造成這一現象的原因已經引發了很多爭論， 但是加利福尼亞大學圣巴巴拉分校的研究者們說他們利用量子機械計算方法找到了這個現象的形成機制。

　　他們總結到，LED光衰(LED droop)是由俄歇復合(Auger recombination)引起的。俄歇復合是一種在半導體中發生的，三個帶電粒子互相反應但不放出光子的現象。研究者還發現包含散射機制的非直接的俄歇效應非常顯著。這一發現使得在以往理論研究中，用直接俄歇過程預測LED光衰和實際測量結果不符的現象得以解釋。

　　在氮基LED中，這些非直接過程形成了主要的俄歇復合。在4月19日應用物理雜志上發表文章的第一作者，加州大學圣巴巴拉分校的博士后研究員Emmanouil Kioupakis如是說。本文其他作者是Van de Walle, Patrick Rinke，他們在德國的Fritz Haber研究院工作，Kris DELaney是加州大學圣巴巴拉分校的一位科學家。

　　研究員們認為，因為俄歇效應是內形成機制，所以LED光衰不可消除，但可以最小化。用更寬的量子阱，并在非極化或者半極化的方向生長器件,可以降低載流子密度。

　　牽頭進行這項研究工作的，加州大學圣巴巴拉分校材料系的Van de Walle教授說“發現問題是解決的先決條件。查明俄歇復合是主因后，我們才可以集中研究抑制或者避免這種機制的創新方法。”

　　該項研究工作由高能效材料研究中心資助。高能效材料研究中心是有美國能源部和加州大學圣巴巴拉分校半導體照明和能源中心共同資助。計算所用數據由美國能源部的位于勞文斯伯克利國家實驗室的國家能源研究科學計算中心，位于加州大學圣巴巴拉分校的加利福尼亞納米系統研究院計算中心和國家科學基金項目TeraGrid提供。