阶梯形量子阱可提高黄色LED的效率

WHU团队通过引入优化的量子阱结构，展示了改进的光电性能和晶体质量

来自中国武汉大学的研究人员报告说，具有阶梯形量子阱（QWs）结构的基于InGaN的黄色LED（〜570 nm）具有增强的性能。 “我们发现交错的QWs结构不仅增加了电子-空穴波函数的重叠，而且还改善了晶体质量”，武汉大学教授，指导该研究的周圣军说。

在照明和显示领域中，III族氮化物发射器被认为是必不可少的固态光源。通过调节铟含量，可以获得具有可调谐带隙的III-氮化物材料，该带隙覆盖从紫外到红外的波长范围。这个平台可将多色发光像素单片集成到单个芯片上，并生产出无磷白光LED，引起了公众的关注。

此外，基于InGaN的micro-LED由于具有出色的特性（包括高亮度，长寿命，低功耗和快速响应时间），目前是下一代高分辨率显示器最有希望的候选材料之一。然而，由于晶体质量下降和量子限制的斯塔克效应，发射波长高于540 nm的InGaN基LED的量子效率比发蓝光的LED低得多。

研究人员扩展了能带工程技术在长波区域中的应用，并特别分析了阶梯形量子阱对光电性能和晶体质量的实际影响。与方形QW LED相比，具有阶梯形量子阱的黄色（〜570 nm）LED表现出较小的蓝移，更窄的半峰宽（FWHM）以及光输出功率（LOP）增长6.4倍。

此外，阶梯形量子阱表现出优异的材料质量，包括使用原子探针层析成像（APT），时间分辨光致发光（TRPL）和透射电子显微镜（TEM）和能量色散X射线（EDX）映射光谱法分析的均匀层厚和元素分布。这些表明增加的电子-空穴波函数重叠和改善的材料质量都有助于提高交错InGaN 量子阱黄色LED的性能。

'Rational construction of staggered InGaN quantum wells for efficient yellow light-emitting diodes' by Xiaoyu Zhao et al; Applied Physics Letters, 118, 182102 (2021).