這些調整已經帶來一些令人鼓舞的結果。由于減緩了效率的下降，在大電流時光輸出提高了20%（圖3）。由于降低了載流子注入量子阱區(qū)的勢壘的高度，正向電壓也相應的降低了。減少量子阱區(qū)表面電荷的另一個好處是將總能效提高25%。調整還帶來其它好處，由于量子阱內的電場強度更低，減少了波長隨電流變化而產生的漂移。

　　很明顯，人們對效率下降問題的興趣在不斷增加，這本身對LED的發(fā)展有益。我們加深了對它的了解，現有的設計看上去能解決這個問題。具有上述特性的商業(yè)器件就應該積極籌備開拓新的市場，直指終極目標——替代通用照明燈泡。

　　探索LED的結構

　　通過比較光激發(fā)和電偏壓時光的輸出，倫斯勒理工學院的研究人員研究GaInN藍光LED中效率下降的問題。上述比較是以電子和空穴的產生速率是相同的為前提，結果顯示效率下降是由于載流子輸運引起的。

　　在穩(wěn)態(tài)光激發(fā)的條件下，不應該存在例外的逃逸電子或空穴。如果發(fā)生了，就會損失一種載流子——這意味著在量子阱內形成了電場分布，產生額外的載流子泄漏。電子或空穴自發(fā)的逃逸也不太可能，因為空穴被嚴格的約束在勢阱內。

　　無論如何，部分載流子確實從勢阱中逃逸出來了。使用405nm激光轟擊這一結構，會產生非零的開路電壓。這是因為器件的正向偏置電壓需要反向電流來補償。凈電流仍為零，這是任何一個沒有接入外部電路的器件都必須遵守的。

　　正向偏置改變了LED的載流子輸運。空穴和電子對量子阱的注入和逃逸速率會發(fā)生變化，往往會導致電子從勢阱中泄漏出去。這需要LED在光激發(fā)和電偏置兩種情況下不同的光輸出效率來證明。RPI進行的測量證實了這一點。在電泵浦的器件中觀察到了效率的下降，但在光激發(fā)的情況下卻沒有。這意味著某種形式的載流子復合機制在量子阱外的區(qū)域發(fā)生，造成了效率的下降。

　　感受內部的力

　　GaN具有纖鋅礦晶體結構，并在c晶向上存在極化電場。當LED生長在這個晶向上時，由于各相鄰層間在自發(fā)極化和應變誘發(fā)的壓電極化兩方面存在差異，會在界面間產生較大的表面電荷。通過減少有源區(qū)的電子束縛以及增加有源區(qū)的電子泄漏，這些電荷會降低LED的效率。

　　在傳統的藍光LED中，GaN勢壘圍繞在GaInN量子阱的兩側，勢阱的n型區(qū)一側表面電荷為負。這些電荷會排斥電子，并阻礙電子注入。勢阱的p型區(qū)一側表面電荷為正，會吸收電子，增加電子逃逸的可能性（圖a）。

　　AlGaN電子阻擋層具有相反的效果。它們會在n型區(qū)一側產生正電荷，使得電子更容易跨越勢壘（圖b）。通過提高Al組分來增加電子阻擋層的帶隙寬度并不是一個很好的解決辦法，原因是表面電荷也會同時增加。