痕量金属复合中心杀 LED 效率

使用尖端的第一性原理计算，研究人员在加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校 (UCSB) 有机制的过渡金属杂质-铁，尤其表现在 — — 可以作为氮化物半导体中的非辐射复合中心。工作突出表明，这种杂质可以基于氮化镓或氮化铟镓的发光二极管 (Led) 的效率有不利影响。

用于发光二极管，高纯材料对照明技术，住宅和商业的固态照明、 汽车、 自适应照明和显示为移动设备等至关重要。在原子尺度上的缺陷可以限制 Led 通过称为肖克利读大厅重组过程的性能。LED 的运作依赖于辐射复合的电子和空穴，从而导致光子的发射。缺陷或杂质可以充当非辐射复合源和防止光，降低 LED 效率发射。

UCSB 的研究者，在物理科学和技术在立陶宛，从罗格斯大学、 维也纳大学、 金泰熙皇家研究所的技术中心和瑞典的研究人员合作确定铁，即使在浓度小于零件-百万分之，可以极为不利。

痕量金属复合中心杀 LED 效率

这是肖克利读大厅 (SRH) 重组由于甘中铁的示意图。铁是深的受体与缺陷水平 （黑色线） 接近甘传导带 （绿色）。在图，说明了电荷密度对应于此本地化的水平。常规 SRH 重组 （左） 将进入通过电子俘获从传导带缺陷的水平，但总体率会受到缓慢捕获的孔，因为缺陷水平远远没有价带 （蓝色）。激发态的存在提高了孔捕获率 （右图），这样整体的 SRH 重组过程变得非常有效。(图像︰ 索尼娅 · 费尔南德斯)（点击图片放大）

过渡金属杂质如铁长会严重影响设备基于传统半导体硅和砷化镓，领导这些杂质，被称为”杀手级的中心”。因此，不足为奇的是很少注意已致力于了解过渡金属在甘重组动力学中的作用。

“天真理论中的应用肖克利读大厅，基于检测缺陷级别内带隙，会引一结束在甘那铁是无害的”解释博士 Darshana Wickramaratne，第一作者在纸 （应用物理快报、”铁象高效肖克利读大厅重组在甘源”）。”然而，我们的工作显示，激发的态的杂质发挥关键作用，把它变成一个杀手级的中心。

UCSB 科学家确认，重组途径由哪个铁可以导致严重的效率损失。复杂的第一性原理计算是至关重要的识别并理解激发态在重组过程中的作用。

“完全考虑考虑这些激发的态变化的图片，”强调博士 Audrius Alkauskas，研究团队的其他成员。”我们强烈怀疑这种激发的态在其他重组现象，开放研究的新途径中的关键作用。

结果突出增长，严格控制和处理的需要，以防止无意中的引入过渡金属杂质。铁污染的来源包括使用不锈钢反应器在氮化物半导体的一些生长技术。

UCSB 材料教授 Chris Van de Walle，领导的研究小组说:”提高发光效率是固态照明行业的一个关键目标”。”我们的工作注意力集中的过渡金属的不利影响和抑制其纳入的重要性”。