来自新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟（SMART）的低能耗电子系统（LEES）跨学科研究小组（IRG）的研究人员，麻省理工学院在新加坡的研究企业，麻省理工学院（MIT）和新加坡国立大学（ NUS）已经找到一种方法来量化不同铟浓度下氮化铟镓（InGaN）量子阱（QWs）中成分波动的分布。

InGaN发光二极管（LED）由于其高效率和耐用性以及低成本而彻底改变了固态照明领域。可以通过改变InGaN化合物中的铟浓度来改变LED发射的颜色，从而使InGaN LED能够覆盖整个可见光谱中国机械网okmao.com。

与镓相比铟含量相对较低的InGaN LED，例如蓝色，绿色和青色LED，在通信，工业和汽车应用中获得了巨大的商业成功。但是，随着铟含量的增加，具有较高铟浓度的LED（例如红色和琥珀色LED）的效率会下降。

目前，由于InGaN在红色和琥珀色光谱中由于效率下降而导致的性能不佳，因此使用磷化铝铟镓（AlInGaP）材料代替InGaN来制造红色和琥珀色LED。了解并克服效率下降是开发覆盖整个可见光谱的InGaN LED的第一步，这将大大降低生产成本。

在最近发表在《物理评论材料》（Physical Review Materials）上的题为“释放InGaN发光二极管中的成分波动的起因”的论文中，研究小组采用了一种多方面的方法来了解成分起伏的起源及其对InGaN LED效率的潜在影响。 准确确定组成波动对于了解其在降低具有更高铟组成的InGaN LED中的效率中的作用至关重要。

该论文的合著者，美国国立大学材料科学与工程学系Silvija Gradecak教授和SMART首席研究员说：“迄今为止，铟浓度更高的InGaN LED所经历的[效率下降]的起源至今仍未知。” LEES。“重要的是要了解这种效率下降，以创建能够克服这种效率下降的解决方案。

为此，我们设计了一种方法，该方法能够检测和研究InGaN QW的成分波动，以确定其在氮化镓量子阱中的作用。效率下降。”

研究人员开发了一种通过协同研究将InGaN QW中铟成分波动检测出来的多方面方法，该方法结合了互补的计算方法，先进的原子尺度表征和用于图像处理的自主算法。

该论文的主要作者和SMART博士研究员Tara Mishra表示：“在我们的研究中开发和使用的这种方法具有普遍适用性，可以适用于需要研究成分波动的其他材料科学研究。”

该论文的共同作者兼首席研究员Pieremanuele Canepa博士说：“我们开发的方法可以被广泛应用，并为其他材料科学研究提供重要的价值和影响，在这些研究中，原子组成波动对材料性能起着重要作用。”

国大材料科学与工程系以及化学与生物分子工程系的SMART LEES兼助理教授。“了解不同铟浓度下InGaN的原子分布是使用InGaN LED平台开发下一代全彩显示器的关键。”

研究发现，铟原子随机分布在铟含量相对较低的InGaN中。另一方面，在较高铟含量的InGaN中观察到部分相分离，其中随机的成分波动与富铟区域的凹坑同时发生。

这些发现促进了人们对InGaN原子微观结构及其对LED性能的潜在影响的理解，为未来研究确定成分波动在新一代InGaN LED中的作用以及防止LED退化的设计策略铺平了道路。这些设备。