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混合奈米晶体LED设计可大幅提高LED效率

行业资讯 / 2021-08-19 00:36

本文摘要:中国研究人员们使用一种混合奈米晶体的途径,在氮化铟镓(InGaN)/氮化镓(GaN)蓝光LED结构的奈米孔洞中填满奈米晶体,据信可大幅提高白光LED的效率。 来自南京大学(NJU)的研究人员们在公布于《应用于物理快报》(AppliedPhysicsLetters)的研究中认为,提升色彩切换效率(CCE)的关键各不相同有效地的非电磁辐射谐振能量转移,而不是在融合蓝光InGaN/GaNLED与向上切换材料(如磷或甚至半导体奈米晶体(NC)等)时常常再次发生的电磁辐射泵。

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中国研究人员们使用一种混合奈米晶体的途径,在氮化铟镓(InGaN)/氮化镓(GaN)蓝光LED结构的奈米孔洞中填满奈米晶体,据信可大幅提高白光LED的效率。  来自南京大学(NJU)的研究人员们在公布于《应用于物理快报》(AppliedPhysicsLetters)的研究中认为,提升色彩切换效率(CCE)的关键各不相同有效地的非电磁辐射谐振能量转移,而不是在融合蓝光InGaN/GaNLED与向上切换材料(如磷或甚至半导体奈米晶体(NC)等)时常常再次发生的电磁辐射泵。  非电磁辐射共振能量切换(NRET)造就强劲的激子-激子耦合。利用载子流动的模式,研究人员找到NRET需要免遭因中介光源放射线与切换步骤导致的损耗,并以非电磁辐射和谐振的方式将能量切换并谐振至具备更高量子亲率的奈米晶体。

  研究人员使用金属有机化学气相沉积法,在c平面图案化蓝宝石基底上生长InGaN/GaNMQW外延晶圆,生产出有具备蓝色奈米孔洞(NH)结构的NH-LED,每个LED的有效地面积为300300m^2。  利用硬UV烧结奈米压印微影技术,在主动层上展开图案化,构建直径为300nm、间距大约600nm的六边形奈米孔洞晶格。

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接着,研究人员将CdSe/ZnS核心/壳奈米晶体溶液的液滴填充物于该元件上。  LED裸晶(a)与混合InGaN/GaNNH-LED(b)的SEM影像图,表明该元件结构具备奈米晶体或不得已米晶体的形态。更进一步缩放为(c)和(d)。

图1(e)表明露出的六边形奈米孔洞晶格,而图1(f)则表明CdSe/ZnS核心/壳5nm奈米晶体以10nm直径密切PCB的SEM图。  研究人员们在生产具备CdSe/ZnS核心/殻NC填满的蓝色InGaN/GaN奈米孔洞LED时,他们还仔细观察并分析到的另一种效果是诱导效率减少在大量流经电流密度时将在主动区域产生过的载子流动,减少了该元件的整体效率。  利用分析作为控制元件的LED裸晶及其混合NH-LED中的InGaN/GaNMQW载流子浓度,研究人员找到混合NH-LED中的载子浓度可利用NRET减少,从而诱导效率上升。

此外,研究人员还在混合NH-LED中仔细观察到奈米晶体放射线的量子效率为44%,较不得已米孔洞图案的混合LED更高2倍。在这种混合结构中,他们注意到NH-MQW层的激子通过NRET地下通道的机会更大,而NRET衰减率则均匀分布地较奈米孔洞MQWLED裸晶更慢3-4倍。


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