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化合物半导体大事记之2007年：关于“效率下降”的辩论

2021/3/16 20:36:09 材料来源：化合物半导体杂志

一些科学问题激起了人们的浓厚兴趣，但实际上并没有那么重要，因为它们只是学术兴趣。但在2007年，对于LED“效率下降”这一科学问题显然不是这样的。当时，这个神秘的弊病将LED的效率牢牢地钉在原地，即目前所需的以在所有最大的通用照明市场中赢得业务的效率值。

在那个时间点上，研究人员已经排除了热效应的原因，也否定了铟聚集的原因，他们认为这是一种测量假象。搜寻这一原因的工作仍在继续，这在很大程度上决定了成功与否。揭开LED“效率下降”的面纱将会使我们深入地了解如何制造高效的LED器件，以为我们的家庭和办公室提供照明。

今年2月，飞利浦Lumilez发表了一份令人震惊的大胆声明，声称其从根本上解决了“效率下降”的问题。根据这家加州芯片制造商的说法，没有这种病弊的LED将在几个月内问世。

让人颇为好奇的是，该公司并没有提供造成这种缺陷的详尽原因。但在9月，他们在年度最大的氮化物会议上透露了秘密。在拉斯维加斯中心举行的一场关于氮化半导体的国际会议上，时任该公司先进实验室负责人的迈克·克拉姆斯(Mike Krames)宣布，俄歇重组就是其原因所在。

人们对于这一说法可谓是爱恨交加。在一定程度上，这是一个没有人愿意接受的原因，因为它未能提供一条制造无“效率下降”LED器件的途径。俄歇复合是一个依赖于载流子密度的内在过程，所有能减少它的方法都是都是原子级社会疏远的一种形式，比如加宽势阱。但在实际生产中，由于应变的影响，很难生产出厚的、高质量的量子阱。

更重要的是，并非所有研究人员都同意克拉姆斯(Krames)和他的同事的观点。

一些人质疑将其作为主要损失机制所需的俄歇系数的大小，而另一些人则争辩说，仅仅是因为可以用与经典的俄歇重组相关的三次方依赖关系来拟合曲线，这并不能证明是俄歇复合效应导致了效率下降。

另一种理论解释来自于弗雷德·舒伯特(Fred Schubert)的团队和纽约州特洛伊市伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)，他们与三星(Samsung)的研究人员以及器件模拟咨询公司NUSOD的理论家约阿希姆·皮普雷克(Joachim Piprek)合作。这个研究小组在2007年年底开始发表论文，将效率下降归因于载流子泄漏。他们继续构建极化匹配器件，以更高的驱动电流提供更高的效率。

关于下效率下降原因的辩论持续了许多年。2013年，正如我们很快就看到的那样，独立工作提出了确凿的证据，证明了俄歇重组是导致效率下降的原因。但即便如此，也不是每个人都对此信服。

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