Diodos emissores de luz feitos de nitreto de gálio e índio fornecem melhor eficiência de luminescência do que muitos dos outros materiais usados ​​para criar LEDs azuis e verdes. Mas um grande desafio de trabalhar com InGaN são seus conhecidos defeitos de densidade de deslocamento que tornam difícil entender suas propriedades de emissão.

No Journal of Applied Physics , pesquisadores na China relatam uma estrutura de LED InGaN com alta eficiência de luminescência e o que se acredita ser a primeira observação direta de portadores de transição entre diferentes estados de localização dentro de InGaN. Os estados de localização foram confirmados por fotoluminescência dependente da temperatura e fotoluminescência dependente da potência de excitação.

A teoria dos estados de localização é comumente usada para explicar a alta eficiência de luminescência obtida por meio do grande número de deslocamentos nos materiais InGaN. Os estados de localização são os estados mínimos de energia que se acredita existirem na região do poço quântico InGaN (valores de energia discretos), mas uma observação direta dos estados de localização era ilusória até agora.

"Com base principalmente nas flutuações do conteúdo de índio, exploramos os 'mínimos de energia' que permanecem dentro da região do poço quântico InGaN, "disse Yangfeng Li, o principal autor do artigo e agora pós-doutorado na Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong. "Esses mínimos de energia irão capturar os portadores de carga - elétrons e lacunas - e evitar que sejam capturados por defeitos (deslocamentos). Isso significa que a eficiência de emissão é menos afetada pelo grande número de defeitos."

A observação direta do grupo dos estados de localização é uma descoberta importante para o futuro dos LEDs, porque verifica sua existência, que era uma questão científica aberta de longa data.

"A segregação do índio pode ser uma das razões que causam os estados de localização, "disse Li." Devido à existência de estados de localização, os portadores de carga serão capturados principalmente nos estados de localização, em vez de defeitos de recombinação não radiativa. Isso melhora a eficiência de alta luminescência dos dispositivos emissores de luz. "

Com base nos espectros de eletroluminescência do grupo, "a amostra InGaN com estados de localização mais fortes fornece mais do que um aumento duplo da saída de luz nas mesmas condições de injeção de corrente que as amostras de estados de localização mais fracos, "Li disse.

O trabalho dos pesquisadores pode servir de referência sobre as propriedades de emissão dos materiais InGaN para uso na fabricação de LEDs e diodos laser.

Eles planejam continuar a explorar materiais e dispositivos relacionados ao nitreto de gálio "não apenas para obter uma melhor compreensão de suas localizações, mas também das propriedades dos pontos quânticos InGaN, que são partículas semicondutoras com aplicações potenciais em células solares e eletrônicos, "Disse Li." Esperamos que outros pesquisadores também conduzam estudos teóricos aprofundados dos estados de localização. "