Эффективность GaN-светодиодов и энергетическая релаксация носителей в квантовых ямах InGaN/GaN

Обнаружена прямая корреляция между уменьшением эффективности и изменениями высокоэнергетичного крыла спектра излучения квантовых ям InGaN/GaN с ростом плотности тока. Предложена динамическая модель энергетической релаксации инжектированных носителей в экспоненциальных хвостах плотности состояний квантовых ям InGaN/GaN. При низких уровнях инжекции носители, захваченные в мелкие состояний хвостов быстро перескакивают прямо в нижележащие по энергии состояния хвостов. Это приводит к сильной локализации носителей и высокоэнергетичной отсечке спектра излучения. При высоком уровне инжекции прыжковая термализация прямыми перескоками в глубокие состояния подавляется из-за частичного заполнения состояний хвоста. В результате отношение плотности подвижных и локализованных носителей увеличивается с током. Эффективность излучения уменьшается из-за увеличения латеральной диффузионной длины, захвата носителей дефектами и туннельно-рекомбинационной утечке через дефекты. Одновременно высокоэнергетичная отсечка спектра сдвигается к более высокой энергии. Таким образом, величина падения эффективности связана с относительным уширением спектра излучения.