A curva IQE obtida por espectroscopia ODPL (esquerda). O eixo Y representa a porcentagem de IQE, o eixo X inferior representa a densidade de potência de luz de excitação Pcw (W cm -2 ), enquanto o eixo X superior representa a taxa de excitação G (seg -1 cm -2 ) A taxa de emissão de luz (WR) e a taxa de não emissão de luz (WNR) separadas (direita). O eixo Y representa o inverso da taxa (ns), o eixo X inferior representa a densidade de potência de luz de excitação Ppulse (nJ / cm2), enquanto o eixo X superior representa a concentração de portador excitado nini (cm -2 ) Crédito:Tohoku University
Dispositivos eletrônicos e ópticos altamente eficientes são essenciais para a redução do consumo de energia e para a concretização de uma sociedade ecologicamente correta.
O ZnO é um material atraente entre os semicondutores de gap direto. Eles possuem propriedades de emissão de luz, bem como resistência para sustentar um grande campo elétrico que lhes permite alimentar dispositivos eletrônicos por causa de sua grande energia de bandgap e grande energia de ligação de excitons. Isso também os torna adequados em transistores de filme fino resistentes à radiação e transistores de efeito de campo de heteroestrutura.
Em cristais de ZnO de alta qualidade, centros de recombinação não radiativa (NRCs) são importantes para a emissão de borda de banda próxima (NBE). Esses centros atuam como canais de dissipação de energia indesejados e reduzem o IQE da emissão de NBE.
Para entender se o processo emissor de luz ou o processo não emissor de luz era mais importante na determinação do comportamento do IQE, Kojima e seus colegas mediram os valores de IQE do cristal de ZnO cultivado pelo método hidrotérmico. Para fazer isso, eles empregaram uma técnica criada por Kojima e seus colegas pesquisadores conhecida como espectroscopia de fotoluminescência omnidirecional (ODP) - um método não destrutivo para sondar cristais semicondutores com luz para detectar defeitos e impurezas.
As características de IQE em cristais de ZnO foram examinadas em condições de foto-bombeamento. Os valores de IQE indicaram um comportamento constante para condições fracas de foto-bombeamento e um aumento monotônico para forte excitação. Como uma diminuição significativa foi observada para o processo não-emissor de luz com foto-bombeamento, a origem do aumento do IQE revelou-se dominada pela desaceleração do processo não emissor de luz devido à saturação dos NRCs.
"A obtenção de uma análise quantitativa do IQE de ambos os processos nos permite projetar melhor os semicondutores para melhorar o IQE, "disse o professor Kazunobu Kojima, autor principal do estudo.
