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Sandbox Physics
控制电流与光的材料

材料 · 测量 · 解释

蓝 LED:宽带隙只是起点

高效蓝光为何还需要晶体生长和空穴注入的突破?

  1. 生长可用氮化物薄层

  2. 制得导电 p 型材料

  3. 注入电子和空穴

  4. 测发光与效率

早期器件证据指向材料与注入突破;简单复合模型只解释效率问题的一部分。

结两边的材料都得能工作

宽带隙允许蓝光光子,却不能保证 LED 明亮。还要有好的晶体,电子、空穴也得注得进去。Akasaki、Amano 发展缓冲层生长和 p 型氮化镓,Nakamura 推进互补的生长与激活方法。

明亮的氮化物 LED 在二十世纪九十年代初出现,2014 年授奖表彰高效蓝光源及其对白光照明的作用。

来源:[1][2]

注入载流子有几条去路

电子与空穴可辐射复合,发出光子;缺陷提供非辐射通道,高载流子密度下还会出现别的损耗。内部已经发出的光,有多少能出来,又取决于光提取。

来源:[1]

谈效率必须说明分母是什么

内量子效率比较辐射复合与总复合;外量子效率还受注入、提取影响。电光转换效率比较光功率与电功率,因此除了光子数,还要考虑工作电压。

来源:[1]

Lab 单独研究复合通道的竞争

新 LED Lab 在合成复合模型里改变注入,把发光与损耗分开。电流增加,转成光的比例未必更高;模型系数也不能确定真实氮化物器件效率下降的唯一微观原因。

来源:[1][2][3]

来源与阅读说明

  1. 2014 Nobel scientific background: efficient blue LEDs

    晶体生长、p 型掺杂和高效氮化物结说明仅有宽带隙还不够。

  2. Nakamura: autobiographical account of blue-LED development

    本人叙述缓冲层、p 型激活和双异质结构的发展时间。

  3. Nobel Prize in Physics 2014: official award

    核对获奖归属与年份。原始观测或理论论文往往早得多。

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