硅的载流子扩散长度（LED---载流子微观复合机制）

疫情爆发以来，UVC LED迅速走红，相较于传统的杀菌方式，UVC LED具有小尺寸、低功耗、安全环保、杀菌效果更彻底等优势。国家卫健委指出，UVC LED结合其它防护措施，在一定程度上可以有效防控疫情扩散，经过权威认证之后，UVC LED如今更是“如日中天”。而为了提高UVC LED器件的表现性能，本周的《涨知识啦》首先对UVC LED器件的载流子微观复合机制进行了介绍。

众所周知，LED的外量子效率（η_ext）包含两部分，一部分是内量子效率（η_int），另一部分是光提取效率（η_LEE）。所谓的η_ext是指由LED器件内部入射到空气中的光子数与注入到有源区内的电子数之比；η_int是指有源区内产生的光子数与注入到有源区的电子数之比；η_LEE是指由LED器件内部入射到空气中的光子数与有源区内产生的光子数之比。因此，提高LED器件的η_int对于改善器件的表现性能具有重要的意义，而η_int与电流注入效率（i.e., η_inj）和有源区内载流子复合机制有着密切的关系，如下图所示。其中，“Bn2”表示辐射复合，即产生有效的光子，为我们所用；“An”与“Cn3”均表示非辐射复合，即分别产生声子和俄歇电子/空穴，而非光子，具体如图1所示【1】。

图1

图2中（a）过程表示电子或空穴借助缺陷中心复合，称为SRH复合（i.e., An）; （b）过程表示电子与空穴复合产生的能量用来激发另一个俄歇电子或俄歇空穴，称为Auger复合（i.e., Cn3）;（c）过程表示电子跃迁至价带与空穴复合产生光子，称为辐射复合（Bn2）。结合图1和图2，可以看出：我们需要合理地设计LED器件结构，优化外延工艺技术来提高辐射复合，抑制非辐射复合，由此提高LED器件的内量子效率，改善器件性能。

图2

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【1】E. F. Schubert, light-emitting diodes, 2nd Edition, New York, Jun., 2006.