这项名为“基于ingan的发光二极管的低温绝对内部量子效率”的新研究最近发表在《科学》杂志上应用物理快报．

正如欧洲经委会副教授詹·拜拉姆所说，led是终极照明光源。自从它们发明以来，由于它们的能源效率和成本效益，它们越来越受欢迎。

LED是一种半导体，当电流流过器件时就会发光。它通过电子和空穴(载流子)的复合产生光子，以光子的形式释放能量。发出的光的颜色与光子的能量相对应。

基于ingan的蓝色led可实现明亮节能的白色照明。向固态照明光源的过渡大大减少了能源需求和温室气体排放，但为了实现长期的节能目标，持续提高效率是必要的。美国能源部的2035年路线图要求蓝色LED的效率从70%提高到90%，并进一步节省450太瓦时(TWh)和二氧化碳₂减少排放1.5亿吨。

Bayram说:“问题是，我们如何进一步推动这种终极照明光源?答案是了解它的绝对效率，而不是相对效率。”相对效率对设备本身进行基准测试，而绝对效率允许通过在共同的规模上测量效率来比较不同设备。

IQE被定义为半导体有源区域中产生的光子与注入电子的比率，是量化led性能的重要指标。最广泛使用的量化IQE的方法是温度依赖性光致发光。在这样的分析中，假设在低温(4、10甚至77开尔文)下，存在100%的辐射重组——这意味着产生光子。在室温下，由于非辐射机制——以热而不是光子的形式发射多余的能量——效率显著降低。两种光致发光强度的比值给出了LED的相对效率。

最初的假设是，在低温下，不存在非辐射重组——所有的损失机制都被“冻结”了。然而，Bayram和研究生Yu-Chieh Chiu断言，这种假设可能是错误的，因为非辐射效应实际上可能不会在低温下完全冻结。

在他们的论文中，Bayram和Chiu展示了一种不同的方法来揭示基于ingan的led的低温绝对IQE。使用“基于通道”的重组模型，他们报告了令人惊讶的结果:LED在传统蓝宝石和硅衬底上的绝对IQE分别为27.5%和71.1%，大大低于标准假设。

为了解释这些意想不到的结果，Chiu说，基于通道的重组模型是考虑LED有源层内部发生的情况以及一个通道中的重组如何影响另一个通道的方法之一。信道是载波可以采取的以辐射或非辐射方式重组的途径。

“为了确定蓝光LED的效率，通常只考虑蓝光发射，”Chiu说。“但这忽略了设备内部发生的其他一切的影响，特别是非辐射和缺陷发光通道。我们的方法是对设备进行更全面的观察，并确定，如果蓝色通道中存在重组，那么第二个和第三个通道对其有何影响?”

随着对LED的研究不断推进，了解绝对效率比了解相对效率更重要。Bayram强调，“绝对效率对该领域非常重要，这样每个人都可以在彼此的知识基础上发展，而不是每个小组都提高自己的效率。”我们需要绝对的测量，而不仅仅是相对的测量。”

为了达到美国能源部制定的效率标准，正确量化led的效率将变得越来越重要。即使提高1%的效率，每年也相当于减少数吨二氧化碳的排放。Chiu说:“通过了解绝对效率，而不是相对效率，这将给我们一个更准确的画面，并允许我们通过能够相互比较来进一步改进设备。”