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Excitonic recombination processes in III-nitride quantum wells

Excitonic recombination processes in III-nitride quantum wells
III 族氮化物量子阱中的激子复合过程
批准号:
392680433
负责人:
Professor Dr. Andreas Hangleiter
金额:
$0.0万
依托单位国家:
德国
项目类别:
Research Grants
财政年份:
2017
资助国家:
德国
项目状态:
已结题
起止时间:
2016-12-31 至 2021-12-31

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
今天,第三族氮化物在技术上代表了宽禁带半导体的一个高度复杂的例子。除了大的带隙,还有更突出的性质,特别是大的电子和空穴的有效质量以及小的介电常数。直接的结果是,出现了强烈的电子-空穴相互作用,导致了大的激子结合能,最显著的是在低维结构中。对于大多数半导体来说,激子被认为是一种低温现象,因为它们的结合能很小。相比之下,III-氮化物量子阱中大的激子结合能使人们预计即使在室温下也会有很大一部分激子。在本项目中,应研究激子形成对复合过程的影响,包括辐射复合和非辐射复合。我们预计生态结合动力学会发生戏剧性的变化,同时重组几率也会大幅增加。此外,预计激子的形成对温度依赖性有很大的影响。在实验上,应对复合动力学随载流子浓度和温度的变化进行系统的研究,以澄清电子-空穴相互作用对辐射和非辐射过程的影响。为了研究不同激子结合能的影响,我们计划对激子组成、结构、掺杂和晶体取向进行系统的改变。实验工作应由侧重于复合过程的激子增强的模型计算来补充。激子对复合过程的影响可能对III-氮化物发光二极管的性能有相当大的影响。在那里,人们观察到了“下垂”现象,即在大电流密度下量子效率的急剧下降。复合过程激子增强的明确证据可能会给这些现象带来新的曙光。此外,克服这种低迷的新战略可能会从更深层次的理解中演变出来。
英文摘要
Today, group-III-nitrides technologically represent a highly sophisticated example of wide-gap semiconductors. Together with the large bandgap there are further outstanding properties, in particular large effective masses for electrons and holes as well as a small dielectric constant. As an immediate consequence, a strong electron-hole interaction emerges leading to large exciton binding energies, most prominently in low-dimensional structures. For most semiconductors, excitons are regarded a low-temperature phenomenon owing to their small binding energy. In contrast, the large exciton binding energy in III-nitride quantum wells makes one expect a large fraction of excitons even at room temperature. In the present project the consequences of exciton formation on recombination processes, including both radiative and nonradiative recombination, shall be studied. We expect dramatic changes of the ecombination kinetics combined with strongly increased recombination probabilities. In addition, a strong impact of exciton formation on the temperature dependence is anticipated. Experimentally, systematic studies of the recombination kinetics as a function of carrier density and temperature shall be performed, inorder to clarify the influence of the electron-hole interaction on both radiative and nonradiative processes. A systematic variation of composition, structure, doping, and crystallographic orientation is planned to study the influence of varying exciton binding energies. The experimental efforts shall be complemented by model calculations focused on the excitonic enhancement of recombination processes. The influence of excitons on recombination processes may have considerable impact on the properties of III-nitride lightemitting diodes. There, one observes the "droop" phenomenon, i.e. a strong decrease of the quantum efficiency at large current densities. An unambiguous proof of excitonic enhancement of recombination processes may shed new light onto these phenomena. Moreover, new strategies to overcome the droop may evolve from a deeper understanding.
期刊论文(6)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
DOI: 10.1088/1361-6641/ab2788
发表时间: 2019-06
期刊: Semiconductor Science and Technology
影响因子: 1.9
作者: [A. Hangleiter]
通讯作者: A. Hangleiter
DOI: 10.1088/1361-6641/ac4b89
发表时间: 2022
期刊: Semiconductor Science and Technology
影响因子: 1.9
作者: [S. Sidikejiang, P. Henning, P. Horenburg, H. Bremers, U. Rossow, D. Menzel, A. Hangleiter]
通讯作者: A. Hangleiter
DOI: 10.1117/12.2290082
发表时间: 2018-02
期刊:
影响因子: --
作者: [A. Hangleiter;T. Langer;P. Henning;Fedor Alexej Ketzer;H. Bremers;U. Rossow]
通讯作者: A. Hangleiter;T. Langer;P. Henning;Fedor Alexej Ketzer;H. Bremers;U. Rossow
Reduced nonradiative recombination in semipolar green-emitting III-N quantum wells with strain-reducing AlInN buffer layers
使用减少应变的 AlInN 缓冲层减少半极性绿光发射 III-N 量子阱中的非辐射复合
DOI: 10.1063/1.5118853
发表时间: 2019
期刊: Applied Physics Letters
影响因子: 4
作者: [P. Henning, P. Horenburg, H. Bremers, U. Rossow, F. Tendille, P. Vennegues, P. De Mierry, J. Zuniga-Perez, A. Hangleiter]
通讯作者: A. Hangleiter
共 6 条
    High-Indium-content nonpolar quantum wells for green, yellow, and red light emitters
    • 批准号:
      72537150
    • 项目类别:
      Research Units
    • 资助金额:
      $0.0万
    • 财政年份:
      2008
    • 负责人:
      Professor Dr. Andreas Hangleiter
    • 依托单位:
    Unterdrückung nichtstrahlender Rekombination in UV-emittierenden Quantenfilmen auf GaN/AlGaN-Basis
    • 批准号:
      31885403
    • 项目类别:
      Research Grants
    • 资助金额:
      $0.0万
    • 财政年份:
      2006
    • 负责人:
      Professor Dr. Andreas Hangleiter
    • 依托单位:
    Spontaneous polarisation in (Al,Ga,In)N heterostructures
    • 批准号:
      5306996
    • 项目类别:
      Research Grants
    • 资助金额:
      $0.0万
    • 财政年份:
      2003
    • 负责人:
      Professor Dr. Andreas Hangleiter
    • 依托单位:
    Spontane Polarisation in (Al,Ga,In)N-Heterostrukturen
    • 批准号:
      5307000
    • 项目类别:
      Priority Programmes
    • 资助金额:
      $0.0万
    • 财政年份:
      2001
    • 负责人:
      Professor Dr. Andreas Hangleiter
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金
    PHF19上调EXD2促进DNA损伤修复增加胶质瘤放疗抵抗的作用与机制研究
    • 批准号:
      32100591
    • 项目类别:
      青年科学基金项目(C类)
    • 资助金额:
      30.0万元
    • 批准年份:
      2021
    • 负责人:
      何江
    • 依托单位:
    AMPKα调控DNA双链断裂修复的机制及其在卵巢癌中的功能研究
    • 批准号:
      31900511
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      26.0万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      王凤丽
    • 依托单位:
    长链非编码RNA BGL3在DNA损伤修复应答中的功能和作用机制研究
    • 批准号:
      31871364
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      60.0万元
    • 批准年份:
      2018
    • 负责人:
      裴华东
    • 依托单位:
    染色体结构维持蛋白1在端粒DNA双链断裂损伤修复中的作用及其机理
    • 批准号:
      31801145
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      25.0万元
    • 批准年份:
      2018
    • 负责人:
      毛苹苏
    • 依托单位: