高激发强度下高品质GaN材料效率衰减现象研究
光学
2025-01-03 v1
摘要
III族氮化物半导体以GaN为代表，已引起广泛关注。 driven by对智能微型显示器日益增长的兴趣，人们希望从更小的发光二极管（LED）芯片中实现更高的光输出效率。然是，数十年来，在GaN高注入条件下研究发射性能时，最让人困惑且最具挑战性的现象始终是效率衰减（efficiency droop），即LED在高驱动电流下表现出显著的效率损失。本文我们基于态密度和动量守恒原理，对高品质GaN材料的本征发射特性进行了研究。我们的理论计算揭示，非平衡多余电子和空穴之间的动量分布不匹配，这种不匹配随载流子浓度的增加而变得更为显著。我们在6 K进行的激发依赖性光致发光测量显示，所有激子复发均表现出明显的衰减现象，但由于声子补偿了动量不匹配，声子辅助复发则无衰减。这些结果表明，非平衡多余电子和空穴之间的动量分布不匹配是效率衰减的固有原因之一，这一现象源于GaN的固有带性质。这些结果表明，针对减少此不匹配进行适当的活性区域设计，将有助于未来发展出超高效的照明器件。
引用
@article{arxiv.2501.00336,
title = {Study on the efficiency droop in high-quality GaN material under high photoexcitation intensity},
author = {Peng Chen and Zili Xie and Xiangqian Xiu and Dunjun Chen and Bin Liu and Hong Zhao and Yi Shi and Rong Zhang and Youdou Zheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.00336},
year = {2025}
}
备注
10 pages, 9 figures