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研究人员探讨不同颜色LED的性能原理 有助于提升发光效率

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58京牌 ,新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟中心(SMART)低能耗电子系统(LEES)跨学科研究小组,与麻省理工学院(MIT)和新加坡国立大学(NUS)的研究人员发现了一种方法,可以量化在不同铟浓度下氮化铟镓(InGaN)量子阱中的成分波动状况。

(图片来源:MIT)

InGaN发光二极管(LED)以其高效、耐用、成本低的特点,给固态照明领域带来了革命性变化。通过改变InGaN化合物中的铟浓度,可以改变LED发出的光线颜色,有可能覆盖整个可见光光谱。在通信、工业和汽车应用方面,铟含量少于镓的InGaN LED,如蓝色、绿色和青色LED,获得了巨大的商业成功。然而,铟浓度较高的LED,如红色和琥珀色LED,其效率会随着铟含量的增加而下降。

由于效率下降,InGaN在红色和琥珀色光谱中性能较差。目前,红色和琥珀色LED用磷化铝铟镓(AlInGaP)材料代替InGaN制成。开发可覆盖整个可见光光谱的InGaN LED,能够大大降低生产成本。要做到这一点,首先要了解并克服效率下降的问题。

该团队采用多面化方法来探讨成分波动的根源,及其对InGaN LED效率的潜在影响。在高铟含量InGaN LED中,准确测定成分波动非常重要,有助于了解其在效率下降方面起到的作用。这种多面化方法利用协同研究来检测InGaN量子阱中的铟成分波动,将互补的计算方法、先进的原子尺度表征和图像处理自主算法结合在一起。

研究人员表示,了解InGaN在不同铟浓度下的原子分布,是开发使用InGaN LED平台的下一代全彩显示器的关键。而且,这种方法具有普遍适用性,可用于其他研究成分波动的材料科学研究。

研究发现,在铟含量相对较低的InGaN中,铟原子呈随机分布状态。另一方面,在铟含量较高的InGaN中观察到部分相分离,其中随机成分波动与一些富铟区域同时存在。

通过这些发现,可以进一步了解InGaN原子微结构及其对LED性能的潜在影响,为未来的研究铺平道路,以确定成分波动在新一代InGaN LED中的作用,并设计防止这些器件退化的策略。

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