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InGaN/GaN发光二极管中的热效率下降：利用温度相关射频测量解耦多物理效应

DOI：10.1038/s41598-019-56390-2 期刊：Scientific Reports 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 多物理过程（如有源区复合动力学、载流子注入与输运以及内部发热）可能导致InGaN/GaN发光二极管（LED）出现热效率下降和效率下降现象。然而，目前缺乏在电注入条件下解耦这些过程并明确其各自对效率下降现象贡献的可靠方法与表征技术。本研究通过综合速率方程法和温度依赖性脉冲射频测量技术，解耦量子阱固有辐射效率、注入效率、载流子输运及热效应，探究了电注入单量子阱InGaN/GaN LED的热效率下降与效率下降问题。量子阱固有复合速率的测定证实：高电流密度下的效率下降由强非辐射复合（其温度依赖性与间接俄歇过程一致）与辐射速率饱和共同导致；高温下整体效率降低（热效率下降）则源于载流子从辐射过程向非辐射过程的转移。该速率方程法与温度依赖性脉冲射频测量技术能明确获取量子阱的真实复合动力学特性，是研究III族氮化物LED效率问题的有效方法。
作者： Arman Rashidi，Morteza Monavarian，Andrew Aragon，Daniel Feezell
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过解耦固有辐射效率、注入效率、载流子输运和热效应，研究电注入单量子阱InGaN/GaN LED中的热猝灭与效率下降现象。

研究成果

速率方程法和脉冲射频测量技术通过排除载流子在InGaN/GaN LED量子阱中的注入、输运和热效应，得出了固有的辐射复合与非辐射复合速率。高电流密度下强烈的非辐射复合速率及辐射速率的饱和是效率下降的主因。温度升高时辐射速率降低而非辐射速率增加的现象表明，随着温度上升，载流子从辐射过程转向非辐射过程，从而导致热致效率下降。

研究不足

该研究聚焦于单量子阱InGaN/GaN发光二极管，其结论可能不直接适用于多量子阱结构。脉冲射频测量技术虽有效，但需专业设备，并非所有研究人员都能轻易获取。

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