The Influence of V-Defects, Leakage, and Random Alloy Fluctuations on the Carrier Transport in Red InGaN MQW LEDs
本研究通过建模分析红光InGaN MQW LED，发现V型缺陷和随机合金波动未能有效降低正向电压，而位错诱导尾态导致的漏电流对开启电压前后的载流子输运起关键作用，虽能降低正向电压但会增强非辐射复合。
2025-07-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quantum Efficiency Enhancement of Lead-Halide Perovskite Nanocrystal LEDs by Organic Lithium Salt Treatment
表面缺陷钝化是实现卤化铅钙钛矿纳米晶体的高光致发光量子产率的关键。然而，在钙钛矿发光二极管中，这些表面配体还必须能够使平衡的电荷注入到纳米晶体中，以产生高效率和工作寿命。在这方面，已报道碱性卤化物钝化表面陷阱态并增加钙钛矿发光体的整体稳定性。一方面，将碱性离子掺入卤化铅钙钛矿晶体结构中被认为是为了平衡阳离子空位，而另一方面，过量的卤化物被认为是稳定胶体。在这里，我们报告了一种有机锂盐，即LiTFSI，作为钙钛矿纳米晶体上的无卤化物表面钝化。我们表明，处理LiTFSI对卤化铅钙钛矿纳米晶体和由其衍生的LED具有多种有益的影响。我们获得了更高的光致发光量子产率和更长的激子寿命，以及更有利于光外耦合的辐射图案。配位体诱导的偶极子在表面上移动其能级向较低的空穴注入势垒。总的来说，这些效应使概念验证LED结构的外部量子效率提高了四到七倍，这取决于所使用的卤化铅钙钛矿发光体的颜色。
2022-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optimization of quantum well number of AlGaN/AlGaN deep-ultraviolet light-emitting diodes
本论文以数值模拟的方式研究不同量子井数的AlGaN/AlGaN深紫外发光二极体的发光特性。从我们的模拟，1-QW结构给出了最好的性能在低注入电流。然而，在较高的注入电流，2-QWs结构给出了最大的功率输出，由于其较高的总辐射复合率和内部量子效率（IQE）相比，其他结构。2-QW结构在高电流下也具有比1-QW更小的严重效率下降，这使其成为高功率LED的最佳结构。
2018-12-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optimizing carrier balance in CsPbBr3 nanocrystal LEDs: The role of alkyl ligands and polar electron transport layers
本文研究了不同配体对CsPbBr3纳米晶LED载流子平衡的影响，发现DDABr配体交换可改善空穴注入，结合极性电子传输层（ETL）的自发取向极化（SOP）效应，可将LED性能提升一个数量级以上。
2025-04-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High Brightness Lasing at Sub-micron Enabled by Droop-Free Fin Light-Emitting Diodes
效率下降，即，LED在高电流下亮度的下降限制了所有市售LED的性能。到目前为止，它已经将亚微米LED和激光器的输出功率限制在100瓦范围内。在这里，我们提出了一个鳍pn结LED像素，消除效率下降，使LED亮度与注入电流线性增加。在创纪录的1000 KA/cm 2（100 mA）电流密度下，LED在鳍内过渡到激光发射，具有高亮度。尽管光提取效率仅为15%，但这些器件的输出功率超过任何以前的电驱动亚微米LED或激光像素的100至1000倍，同时显示出相当的外部量子效率。模拟表明，在高注入水平下鳍式LED中的电子-空穴复合区域的扩展抑制了非辐射俄歇复合过程。这种设计的进一步改进有望开发新一代高亮度电寻址LED和激光像素，用于宏观和微观应用。
2020-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Efficiency and Forward Voltage of Blue and Green Lateral LEDs with V-shape defects and Random Alloy Fluctuation in Quantum Wells
对于氮化物基蓝色和绿色发光二极管（LED），正向电压$V_\text{for}$大于预期，尤其是对于绿色LED。这主要是由于在多量子阱和量子势垒界面处的总极化不连续性引起的垂直载流子输运的大势垒。量子阱中的自然随机合金涨落已被证明是降低$V_\text{for}$的重要因素。然而，这在绿色LED的情况下是不够的，因为它们具有更大的偏振诱导势垒。已经提出V缺陷作为减少$V_\text{for}$以允许横向注入到多量子阱（MQW）中的另一个关键因素，从而绕过由垂直输运引起的多个能量势垒。在本文中，在整个LED模型的载流子输运，我们同时考虑随机合金和V-缺陷的影响。一个完全二维的漂移扩散电荷控制求解器是用来模拟这两种效果。结果表明，蓝、绿光LED的开启电压均受随机合金涨落和V缺陷密度的影响。对于绿色LED，由于V缺陷，$V_\text{for}$减小得更多，其中V缺陷侧壁处的较小极化势垒是横向载流子注入的主要路径。最后，我们讨论了V-缺陷的密度和尺寸如何影响结果。
2022-02-10 physics.app-ph physics.comp-ph
Deciphering exciton-generation processes in quantum-dot electroluminescence
胶体纳米晶体的电致发光（EL）有望开发出新一代高性能且可溶液加工的发光二极管（LED）。基于纳米晶的LED的操作依赖于电产生的激子的复合。然而，一个基本的问题，即激子是如何在单个纳米晶体中产生的，仍然没有答案。在这里，我们揭示了一个分子机制的顺序电子空穴注入的激子产生的纳米晶为基础的EL器件。为了破译相应的基本过程，我们开发了电泵浦单光子谱。中性量子点的空穴注入通常被认为是低效的，但我们发现中性量子点的中间负电荷态触发了约束增强库仑相互作用，这同时加速了空穴注入并阻碍了过量的电子注入.最先进的量子点发光二极管上的原位/操作光谱表明，在系综水平上的激子产生与在单光子水平上揭示的电荷限制使能的顺序电子空穴注入机制是一致的。我们的研究结果提供了一个普遍的机制，提高电荷平衡的纳米晶为基础的EL器件。
2020-04-04 physics.app-ph physics.optics
BAlN for III-nitride UV light emitting diodes: undoped electron blocking layer
研究了用未掺杂的BAlN电子阻挡层（EBL）代替传统的AlGaN EBL用于发光二极管（LED）中。不同掺杂的EBL对LED的输出特性的影响的数值研究表明，LED的性能表现出严重的依赖于p掺杂水平的情况下的AlGaN EBL，而它表现出较少的依赖于p掺杂水平的BAlN EBL。因此，我们提出了一种用于LED的未掺杂BAlN EBL，以避免p掺杂问题，这是AlGaN EBL的主要技术挑战。在没有掺杂的情况下，与具有高掺杂的AlGaN EBL相比，所提出的BAlN EBL结构在阻挡电子和改善空穴注入方面仍然具有优异的能力。该研究为解决紫外发光二极管结构设计中的电子泄漏和空穴注入不足问题提供了一条可行的途径。
2020-05-02 physics.app-ph
Impact of Quantum Well Thickness on Efficiency Loss in InGaN/GaN LEDs: Challenges for Thin-Well Designs
本研究通过小信号电致发光技术，揭示了InGaN/GaN LED中量子阱厚度对效率损失的影响，确定了最佳厚度为2.7 nm，并指出薄阱设计因增强效应失衡导致效率下降。
2025-02-28 physics.app-ph
Highly Efficient, Bright and Stable Colloidal Quantum Dot Short-Wave Infrared Light Emitting Diodes
不平衡的电荷注入对胶体量子点（CQD）发光二极管（LED）的性能是有害的，因为它劣化量子效率（QE）、亮度和操作寿命。在红外线中发射的CQD LED先前已经实现了高量子效率，但仅当被驱动以在低辐射率范围中发射时。在实际应用所需的更高辐射水平下，鉴于臭名昭著的效率下降，效率急剧下降。在这里，我们报告了一种新的方法来调节电荷供应的多元带隙CQD复合材料，有利于改善电荷平衡。我们的方法基于在超纳米晶水平上设计充满活力的潜在景观，这使我们能够报告具有超过8%的创纪录高外部QE的短波红外（SWIR）PbS CQD LED，最重要的是，辐射水平为~ 5 WSr-1 m2，比以前的报告高一个数量级。此外，平衡的电荷注入和俄歇复合减少导致了前所未有的高运行稳定性，在1 Wsr-1 m-2的辐射下，辐射半衰期为26068小时。
2021-09-21 physics.app-ph physics.optics
Ultralow-voltage operation of light-emitting diodes
注入的载流子的辐射复合产生电致发光（EL），这是发光二极管（LED）操作的中心过程。在包括钙钛矿和有机LED的一些新兴光电子学领域中，通常假定发光所需的最小电压是半导体带隙除以元电荷。在这里，我们展示了许多类别的LED，包括基于金属卤化物钙钛矿、有机、硫属化物量子点和商业III-V族半导体的LED，通常可以在其带隙的36%-60%的创纪录低驱动电压下观察到光子发射，对应于每个发射光子0.6-1.4 eV的大表观能量增益。重要的是，对于具有非常不同的电荷注入和复合模式（暗饱和电流密度范围为~10^-35至~10^-21 mA/cm 2）的各种类型的LED，它们在低电压下的EL强度-电压曲线表现出相似的行为，揭示了超低压器件操作的普遍起源。最后，作为概念验证，我们证明钙钛矿LED可以在1V（低于硅带隙的电压）下有效地将数据传输到硅探测器。我们的工作为电致发光二极管的工作极限提供了新的见解，突出了将低压LED与硅电子器件集成在下一代通信和计算应用中的巨大潜力。
2021-08-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Analysis of Carrier Accumulation in Active Region by Energy Loss Mechanisms in InGaN Light-Emitting Diodes
载流子的复合和输运过程是影响InGaN/GAN多量子阱发光二极管（LED）效率下降和正向电压等光电性能的关键因素。在这项工作中，我们调查的主要载流子输运和复合过程的内部和外部的MQW区域作为注入电流的函数从一个新的角度来看，通过单独检查载流子的能量损失。测量结果的分析表明，载流子积累和随后的溢出从MQW有源区的包层是最可能的机制，解释效率和正向电压随注入电流的变化。
2017-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Impact of Surface Passivation on the Efficiency and High-speed Modulation of III-V GaAs/AlGaAs Nanopillar Array LEDs
INL – International Iberian Nanotechnology Laboratory（国际伊比利亚纳米技术实验室）；Universidade de Lisboa（里斯本大学）；Universidade do Minho（米尼奥大学）
本文研究硫化铵处理与氮化硅包覆对电泵浦GaAs/AlGaAs纳米柱阵列LED的影响，实现低表面速度、约0.61 ns差分寿命和约0.45的潜在IQE。
2025-10-21 physics.app-ph physics.optics
Explanation of low efficiency droop in semipolar $(20\bar 2\bar 1)$ InGaN/GaN LEDs through evaluation of carrier recombination coefficients
我们报道了单量子阱半极性$(20\bar 2\bar 1)$ InGaN/GAN发光二极管的载流子动力学和复合系数，发光波长为440 nm，峰值内量子效率为93%。分析了注入电流密度从5 $A/cm^2$到10 $kA/cm^2$时的微分载流子寿命，并得到了相应的载流子密度。内量子效率和微分载流子寿命与注入载流子密度的耦合（$n$）能够分离辐射和非辐射复合寿命，并提取Shockley-Read-Hall（SRH）非辐射（$A$），辐射性（$B$），和俄歇（$C$）复合系数及其$n$依赖性，考虑SRH复合速率和相空间填充的饱和。结果表明，与使用类似方法报道的$c$ -平面相比，该半极性取向的$A$高3至4倍，$B_0$高近2倍[A.大卫和M. J. Grundmann，应用物理学快报。96，103504（2010）]。此外，半极性$(20\bar 2\bar 1)$中的载流子密度被发现对于给定的电流密度低于$c$ -平面中的载流子密度，这对于抑制效率下降是重要的。与$c$平面相比，半极性LED还显示出两倍低的$C_0$，这与半极性LED的较低相对效率下降（57%对69%）一致。较低的载流子密度、较高的$B_0$系数和较低的$C_0$（俄歇）系数直接导致半极性$(20\bar 2\bar 1)$ LED中报道的高效率和低效率下降。
2017-06-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Enhanced injection efficiency and light output in bottom tunnel-junction light-emitting diodes using UID GaN spacers
最近，在LED中使用底部TJ几何结构，实现了传统金属极性取向的偏振场的N极样对准，由于提高了注入效率，从而增强了LED性能。在这里，我们阐明了背后的根本原因，通过采用成熟的激光二极管结构与优化的异质结GAN/In $_{0.17}$ Ga $_{0.83}$ N/GAN TJ和UID GAN间隔物分离的光模式从重掺杂的吸收p-包覆区的增强注入效率。在这样的激光器结构中，在电子阻挡层、间隔物和量子势垒界面处的偏振偏移在载流子输运中起着可辨别的作用。通过将顶部TJ结构与底部TJ结构进行比较，并将电致发光、电容-电压和电流-电压特性中的特征与能带图模拟中的N-和Ga-极性极化异质界面的独特特征相关联，我们确定了在低电流下改善的空穴注入和在高电流下改善的电子阻挡，在5个数量级的电流密度（0.015 - 1000 A/cm $^2$）下，导致底部TJ器件的更高注入效率和更高输出功率。此外，即使添加了UID GAN间隔物，差分电阻也是最先进的，低于7 × 10 -4 $Ω$ cm $^2$。这些结果突出了底部TJ几何结构用于高效率激光二极管的优点。
2019-11-08 physics.app-ph
