揭示 InGaN 发光二极管中组分涨落的根源

准确确定组分涨落对于理解其在高铟含量 $In_{x}Ga_{1-x}N$ 发光二极管中效率降低的作用至关重要，而其起源仍知之甚少。在此，我们结合亚纳米分辨率的电子能量损失谱（EELS）成像与多尺度计算模型，获得了 $In_{x}Ga_{1-x}N$ 量子阱（QWs）中组分涨落的统计分布。利用多尺度计算模型，我们展示了在不同铟浓度及存在应变时 $In_{x}Ga_{1-x}N$ QWs 中本征组分涨落的倾向。我们基于观测与模拟 EELS 图中组分涨落的自主检测，发展了一套系统形式化方法。我们展示了计算预测与实验观测的组分涨落之间的直接比较。我们发现，尽管随机合金模型能刻画较低铟含量（$\sim$ 18%）的 $In_{x}Ga_{1-x}N$ QWs 中组分涨落的分布，但在较高铟含量（$\geq$ 24%）的 QWs 中存在着与该模型的显著偏离。我们的结果凸显了低铟与高铟含量 InGaN QWs 中由组分涨落驱动的载流子局域化的不同行为，这将最终影响 LED 的性能。此外，我们稳健的计算与原子表征方法可广泛用于研究纳米尺度组分涨落对材料性能起重要作用的材料。