Влияние глубоких центров на конфайнмент носителей в квантовых ямах InGaN/GaN и эффективность светодиодов

Туннелирование электронов с участием глубоких центров в светодиодных $p$–$n$-структурах с квантовыми ямами InGaN/GaN снижает эффективную высоту инжекционного барьера, но приводит к зависимости эффективности излучения от плотности и энергетического спектра дефектов в GaN. При прыжковой проводимости через область пространственного заряда основная часть прямого напряжения падает у границы с квантовой ямой, где плотность глубоких состояний на квазиуровне Ферми наименьшая. В результате у границы происходит спрямление изгиба зон, а с ростом тока и изменение направления электрического поля, что приводит к ослаблению конфайнмента дырок, их безызлучательной рекомбинации в $n$-барьере и падению эффективности. Низкая эффективность зеленых GaN-светодиодов связывается с доминированием глубоких центров и недостаточной плотностью мелких центров в энергетическом спектре дефектов в барьерных слоях вблизи границ с квантовой ямой. Предложенная модель подтверждается cтупенчатым характером экспериментальных зависимостей тока, емкости и эффективности зеленых и синих светодиодов от прямого смещения, отражающиx вклад центров окраски, ответственных за полосы дефектной фотолюминесценции в GaN.