缺陷通常会限制发光二极管(LED)等设备的性能。在发出红光或绿光波长的光的材料中，缺陷消灭载流子的机制已被很好地理解，但对于较短波长(蓝色或紫外线)发射器中的这种损失却缺乏解释。

然而，加州大学圣巴巴拉分校材料系的研究人员最近发现了奥格-梅特纳效应的关键作用，这种机制允许一个电子通过将另一个电子提升到更高的能量状态来损失能量。

“众所周知，缺陷或杂质——统称为‘陷阱’——会降低LED和其他电子设备的效率，”负责这项研究的材料教授ChrisVandeWalle说道。

新方法表明，陷阱辅助的俄歇-迈特纳效应所产生的损耗率比之前考虑的其他机制造成的损耗率大几个数量级，从而解决了缺陷如何影响蓝光或紫外光发射器效率的难题。研究结果发表在《物理评论快报》杂志上。

对这种现象的观察可以追溯到20世纪50年代，当时贝尔实验室和通用电气的研究人员观察到它对晶体管的有害影响。范德瓦勒解释说，电子可能会被缺陷捕获，从而无法在器件中发挥其预期作用，无论是放大晶体管中的电荷还是通过与空穴(一种未占据的低能态)重新结合来发光。引领。假设复合过程中损失的能量以声子的形式释放，即加热器件的晶格振动。

VandeWalle的团队之前对这种声子介导的过程进行了建模，发现它完全符合在光谱的红色或绿色区域发光的LED中观察到的效率损失。然而，对于蓝光或紫外LED，该模型失败了;这些较短波长的电子携带的大量能量根本无法以声子的形式消散。

“这就是奥格-迈特纳过程的用武之地，”范德瓦勒小组的博士后研究员、该项目的首席研究员赵方舟解释道。研究人员发现，电子不是以声子的形式释放能量，而是将其能量转移到另一个电子，后者被提升到更高的能态。这个过程通常被称为“俄歇效应”，皮埃尔·俄歇(PierreAuger)在1923年报道了这一现象。然而，莉丝·迈特纳(LiseMeitner)在1922年就已经描述了同样的现象，她的许多成就在她的一生中从未得到适当的认可。

加州大学圣塔芭芭拉分校材料学教授詹姆斯·斯佩克(JamesSpeck)小组的实验工作此前曾暗示，陷阱辅助的奥格-迈特纳过程可能会发生。然而，仅根据测量结果，很难严格区分不同的重组通道。赵和他的同事开发了一种第一性原理方法，该方法与尖端计算相结合，最终确立了奥格-迈特纳过程的关键作用。对于商业LED中使用的关键材料氮化镓来说，结果显示陷阱辅助复合率比仅考虑声子介导过程高出十亿倍以上。显然，并不是每个陷阱都会表现出如此巨大的增强;但有了新的方法论，

“计算形式是完全通用的，可以应用于半导体或绝缘材料中的任何缺陷或杂质，”参与该项目的范德瓦勒小组的另一位博士后研究员马克·图里安斯基(MarkTuriansky)说。研究人员希望这些结果不仅能增进对半导体发光体复合机制的理解，还能增进对任何缺陷限制效率的宽带隙材料复合机制的理解。

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