Выяснен механизм спада эффективности в светодиодах

Ученые сообщили, что им удалось установить причины того, почему светодиоды были неэффективными с точки зрения освещения.

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре полагают, что их работа поможет экспертам создать новое поколение высокоэффективных осветителей с низким энергопотреблением, которые способны заменить лампы накаливания и люминесцентные лампы.

«Обязательным первым шагом в процессе изобретения является идентификация первопричины», сообщил профессор Крис Ван-де Валле.

Ученые работали над улучшением светодиодов на основе азота которые изначально эффективны, нетоксичны и имеют долгий срок службы. Они исследовали явление под названием спад — снижение эффективности, которое наблюдается у указанных светодиодов в моменты высокой нагрузки, освещая помещения. Причина такого спада нередко становилась темой споров в научной среде, однако ученые из Санта-Барбары сообщили, что выяснили механизм, ответственный за эффект, произведя квантово-механические вычисления.

Спад светодиодов, как заключили исследователи, может быть связан с рекомбинацией Оже — процессом, который наблюдается в полупроводниках, и при котором три носителя заряда взаимодействуют между собой, не излучая свет. Ученые обнаружили также, что также имеют значение непрямые эффекты Оже, включающие механизм рассеивания.

В азотных светодиодах «эти непрямые процессы формируют доминантный вклад в скорость рекомбинации Оже», сообщил постдокторант Эммануил Киупакис, ведущий автор исследования.

Результаты опубликованы в издании Applied Physics Letters.

Итак, спад в светодиодах нельзя устранить, поскольку им свойственны эффекты Оже, однако можно их минимизировать, уверены ученые. Для этого необходимо использовать более толстые квантовые ямы в светодиодах или еще можно разработать устройства с неполярным или многополярным направлением роста, чтобы сохранить плотность носителя заряда низкой.

«С рекомбинацией Оже, которая является причиной неэффективности светодиодов, мы можем сосредоточиться на методах для обхода или подавления данного механизма», заключил Ван-де Валле.