理論家破解LED照明低效之謎

加州大學(xué)圣巴巴拉分校的研究院稱他們找到了普通照明使用led技術(shù)效率低下的根本原因。他們的發(fā)現(xiàn)有助于工程師們開發(fā)新一代的高性能，高效能照明解決方案，從而替代現(xiàn)有的白熾燈及熒光燈。

　　Van de Walle教授和他的同事們正在改進(jìn)高效能，無(wú)毒且長(zhǎng)壽命的氮化物基LED性能。他們深入研究在長(zhǎng)時(shí)間高功率驅(qū)動(dòng)下LED光衰這一現(xiàn)象。造成這一現(xiàn)象的原因已經(jīng)引發(fā)了很多爭(zhēng)論， 但是加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校的研究者們說他們利用量子機(jī)械計(jì)算方法找到了這個(gè)現(xiàn)象的形成機(jī)制。

　　他們總結(jié)到，LED光衰(LED droop)是由俄歇復(fù)合(Auger recombination)引起的。俄歇復(fù)合是一種在半導(dǎo)體中發(fā)生的，三個(gè)帶電粒子互相反應(yīng)但不放出光子的現(xiàn)象。研究者還發(fā)現(xiàn)包含散射機(jī)制的非直接的俄歇效應(yīng)非常顯著。這一發(fā)現(xiàn)使得在以往理論研究中，用直接俄歇過程預(yù)測(cè)LED光衰和實(shí)際測(cè)量結(jié)果不符的現(xiàn)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(fù)合。在4月19日應(yīng)用物理雜志上發(fā)表文章的第一作者，加州大學(xué)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?cè)诘聡?guó)的Fritz Haber研究院工作，Kris DELaney是加州大學(xué)圣巴巴拉分校的一位科學(xué)家。

　　研究員們認(rèn)為，因?yàn)槎硇?yīng)是內(nèi)形成機(jī)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(zhǎng)器件,可以降低載流子密度。

　　牽頭進(jìn)行這項(xiàng)研究工作的，加州大學(xué)圣巴巴拉分校材料系的Van de Walle教授說“發(fā)現(xiàn)問題是解決的先決條件。查明俄歇復(fù)合是主因后，我們才可以集中研究抑制或者避免這種機(jī)制的創(chuàng)新方法。”

　　該項(xiàng)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(guó)能源部和加州大學(xué)圣巴巴拉分校半導(dǎo)體照明和能源中心共同資助。計(jì)算所用數(shù)據(jù)由美國(guó)能源部的位于勞文斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的國(guó)家能源研究科學(xué)計(jì)算中心，位于加州大學(xué)圣巴巴拉分校的加利福尼亞納米系統(tǒng)研究院計(jì)算中心和國(guó)家科學(xué)基金項(xiàng)目TeraGrid提供。