Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре в сотрудничестве с коллегами из Политехнической школы во Франции окончательно определили оже-рекомбинацию как механизм, из-за которого светоизлучающие диоды (СИД) становятся менее эффективными при высоких токах возбуждения.
До сих пор ученые только теоретизировали причину явления, известного как светодиодный "падение" - загадочное падение света, возникающее при подаче более высокого тока. Стоимость люмена светодиодов сдерживала эту технологию как жизнеспособную замену лампам накаливания в универсальном коммерческом и жилом освещении.
По словам исследователей Джеймса Спека и Клода Вайсбуха из Центра энергоэффективных материалов в UCSB, исследовательского центра Energy Frontier, спонсируемого Министерством Энергия.
Знания, полученные в результате этого исследования, как ожидается, приведут к новым способам проектирования светодиодов, которые будут иметь значительно более высокую эффективность излучения света. Светодиоды обладают огромным потенциалом для обеспечения долговечных высококачественных эффективных источников освещения для жилых и коммерческих помещений. Министерство энергетики США недавно подсчитало, что повсеместная замена ламп накаливания и люминесцентных ламп на светодиоды в США может сэкономить электроэнергию, равную общей мощности пятидесяти электростанций мощностью 1 ГВт.
«Достижение этого потенциала зависит от решения загадки снижения эффективности светодиодов», - прокомментировал Спек, профессор материалов и заведующий кафедрой оптических устройств в Сеуле в области твердотельного освещения в UCSB.«Эти результаты позволят нам разработать светодиоды, которые сводят к минимуму безызлучательную рекомбинацию и обеспечивают более высокую светоотдачу».
«Это был очень сложный эксперимент, который иллюстрирует преимущества командной работы как в рамках международного сотрудничества, так и в Исследовательском центре DOE Energy Frontier», - прокомментировал Вейсбух, выдающийся профессор материалов в UCSB. Вайсбух, который также является преподавателем Политехнической школы в Париже, заручился поддержкой своих коллег Лучио Мартинелли и Жака Перетти. Аспирант UCSB Джастин Айвленд был ключевым членом команды, работавшей как в UCSB, так и в École Polytechnique.
В 2011 году профессор UCSB Крис ван де Валле и его коллеги предположили, что сложный безызлучательный процесс, известный как оже-рекомбинация, лежит в основе спада нитрид-полупроводникового светодиода, в результате чего инжектированные электроны теряют энергию, выделяя тепло в результате столкновений с другими электронами, а не излучают. свет.
Окончательное измерение оже-рекомбинации в светодиодах было выполнено Спеком, Вайсбухом и их исследовательской группой.
В эксперименте использовался светодиод со специально подготовленной поверхностью, что позволило исследователям напрямую измерить энергетический спектр электронов, испускаемых светодиодом. Результаты однозначно показали наличие энергичных электронов, образующихся в процессе Оже.
Результаты их работы будут опубликованы в журнале Physical Review Letters.