加州大学圣巴巴拉分校（UCSB）的研究人员已经证实LED原子结构特定类型的缺陷，导致LED性能降低。研究人员预计，这样的缺陷表征可能会导致难以生产出更有效和发光更持久的LED。
UCSB的概念插图： GaN的晶格缺陷
Chris Van de Walle率领研究团队开展此项工作。他说，如果LED材料存在这种缺陷，利用技术可以发现这种缺陷。这些技术可以用来提高材料的质量。不是所有创造出来的LED都是一样的。事实上，很难制造出性能和特性一模一样的LED。效率是LED最重要的特征。在原子层面上，LED的性能很大程度上依赖于半导体材料的质量。
Van de Walle 说：“在LED中，从一个侧面注入电子，从另一个侧面注入电洞。”他们穿过半导体的晶格--基于氮化镓的白色LED材料。然后，电子和电洞（电子缺失）会使二极管发光。当电子遇到电洞时，它就转变为低能态，释放光子。
有时，虽然电荷载体相遇，但不发光，产生所谓的肖克利读霍尔（SRH）重组。据研究人员介绍，在相遇但不发光的晶格中捕获缺陷的电荷载体，就会发生SRH重组。
研究人员已证实在氧和氢存在的条件下，镓空位复合缺陷。该研究的第一作者Cyrus Dreyer 说：“这些缺陷以前在氮化物半导体观察到过，但直到现在，才明白他们产生的有害影响。”
Van de Walle的合著者Audrius Alkauskas发展了理论框架，用于计算捕获电子和电洞的缺陷率。Van de Walle说：“这将我们多年认为的缺陷点与新的理论相结合，实现了突破性研究。”他们设计的方法适用于将自身于其他缺陷区别开，明确SRH复合发生的机制。
他说：“这些镓空位复合物肯定不是唯一的有害缺陷，现在我们已经找到方法，我们正在积极调查其他潜在缺陷，评估其对非辐射复合的影响。”研究人员详细地介绍了他们的研究结果将在4月由应用物理快报发布[ APL 108，141101（2016）]，并在杂志封面附图。
这项研究由美国能源部科技办公室和欧盟玛丽·斯卡洛多斯卡·居里行动计划资助。
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