IQE -kurvan erhållen med ODPL -spektroskopi (vänster). Y -axeln representerar IQE -procenten, den nedre X -axeln representerar excitation ljus effekt densitet Pcw (W cm -2 ) medan den övre X -axeln representerar excitationshastigheten G (sek -1 centimeter -2 ). Den separerade ljusemitteringshastigheten (WR) och den icke-ljusemitterande hastigheten (WNR) (höger). Y -axeln representerar inversen av hastighet (ns), den nedre X -axeln representerar excitationsljusets effektdensitet Ppulse (nJ/cm2) medan den övre X -axeln representerar den exciterade bärarkoncentrationen nini (cm -2 ). Upphovsman:Tohoku University
Mycket effektiva elektroniska och optiska enheter är avgörande för att minska energiförbrukningen och för att förverkliga ett miljövänligt samhälle.
ZnO är ett attraktivt material bland direktbandgap halvledare. De har ljusemitterande egenskaper samt seghet att upprätthålla stora elektriska fält som gör att de kan driva elektroniska enheter på grund av deras stora bandgap-energi och stora excitonbindande energi. Detta gör dem också lämpliga i strålningsresistenta tunnfilmstransistorer och heterostrukturerade fälteffekttransistorer.
I högkvalitativa ZnO-kristaller, icke-strålande rekombinationscentra (NRC) är viktiga för utsläppet nära bandkant (NBE). Dessa centra fungerar som oönskade kanaler för energispridning och minskar IQE för NBE -utsläpp.
För att förstå om den ljusemitterande processen eller den icke-ljusemitterande processen var viktigare för att bestämma beteendet hos IQE, Kojima och hans kollegor mätte IQE -värdena för ZnO -kristall som odlats med den hydrotermiska metoden. Att göra så, de använde en teknik som skapats av Kojima och andra forskare som kallas omnidirektionell fotoluminescens (ODP) spektroskopi - en icke -destruktiv metod för att sondera halvledande kristaller med ljus för att upptäcka defekter och föroreningar.
IQE -egenskaperna i ZnO -kristaller undersöktes under fotopumpningsförhållanden. IQE -värden indikerade ett konstant beteende för svaga fotopumpningsförhållanden och en monoton ökning för stark excitation. Eftersom en signifikant minskning observerades för den icke-ljusemitterande processen med fotopumpning, ursprunget för IQE-ökningen visade sig domineras av inbromsningen av den icke-ljusemitterande processen på grund av mättnad av NRC.
"Genom att få en kvantitativ uppdelning av IQE från båda processerna kan vi bättre designa halvledare för att förbättra IQE, "sade professor Kazunobu Kojima, huvudförfattare till studien.
