麻省理工学院研究与技术联盟(SMART)的低能耗电子系统(LEES)跨学科研究小组(IRG)的研究人员,以及麻省理工学院(MIT)新加坡国立大学(NUS)和新加坡国立大学(NUS)发现了一种方法,可以量化不同铟浓度下氮化铟镓(InGaN)量子阱(QWs)中成分波动的分布。

由于其高效率、耐用性和低成本,InGaN发光二极管(led)彻底改变了固态照明领域。LED发射的颜色可以通过改变InGaN化合物中的铟浓度来改变,这使得InGaN LED有可能覆盖整个可见光谱。与镓相比,铟含量相对较低的InGaN led,如蓝色、绿色和青色led,在通信、工业和汽车应用方面取得了巨大的商业成功。然而,具有较高铟浓度的LED,如红色和琥珀色LED,随着铟含量的增加,其效率会下降。

新发现大大降低生产成本 为开发下一代LED铺平了道路

定期排列以发出可见光的多色LED阵列,如上所示;基于InGaN的红色,蓝色和绿色LED的组合对于有效满足整个可见光谱中的照明需求至关重要。

由于InGaN的效率下降导致其在红色和琥珀色光谱中的性能较差,目前红色和琥珀色led采用铝铟镓磷化(AlInGaP)材料代替InGaN。理解并克服效率下降是开发覆盖整个可见光谱的LED的第一步,这将显著降低生产成本。

在最近发表在著名期刊《物理评论材料》上的一篇题为《Unlocking the origin of compositional fluctuations in InGaN light emitting diodes》的论文中,该团队采用了一种多方面的方法来理解成分波动的起源及其对InGaN发光二极管效率的潜在影响。准确测定成分波动对于理解其在铟含量较高的InGaN led中降低效率的作用至关重要。

新发现大大降低生产成本 为开发下一代LED铺平了道路

到目前为止,在更高铟浓度的led中,效率下降的(起源)仍然是未知的,该论文的合著者、新加坡国立大学材料科学与工程系的Silvija Gradecak教授说,他也是SMART LEES的首席研究员,了解这种效率下降的情况,对于创造能够克服它的解决方案非常重要。为了做到这一点,我们设计了一种方法,能够检测和研究InGaN量子阱的成分波动,以确定其在效率下降中的作用。

研究人员开发了一种多方面的方法来检测InGaN量子阱中的铟成分波动,使用协同研究,结合互补的计算方法,先进的原子尺度表征和图像处理的自动算法。

该论文的第一作者、SMART博士研究员Tara Mishra说,我们在研究中开发和使用的方法具有普遍适用性,可以适用于其他需要研究成分波动的材料科学研究。

我们开发的方法可以被广泛应用,并对其他材料科学研究提供了重要的价值和影响,在这些研究中原子成分的波动对材料性能起着重要作用Pieremanuele Canepa博士说,他是该论文的合著者和SMART LEES的首席研究员,同时也是新加坡国立大学材料科学与工程系、化学和生物分子工程系的助理教授。了解InGaN在不同铟浓度下的原子分布是利用InGaN LED平台开发下一代全彩色显示屏的关键。

研究发现,铟原子随机分布在铟含量相对较低的镓中。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富铟区的口袋同时出现。

发现先进的理解原子InGaN及其潜在影响的微观结构发光二极管的性能,为未来的研究铺平了道路的角色来确定新一代的成分波动InGaN发光二极管和设计策略来防止这些设备的退化。

文章转载自:贤集网 https://www.xianjichina.com/special/detail_480274.html

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