实验室新发现加入硼可解决LED发光效率下贸易

密西根研究团队11月发表最新研究，发现将化学元素硼（Boron）加入氮化铟镓 （INGan） 材料可以让LED半导体的中间层（middle layer）厚度变大，解决发光效率随着注入电流的提高而下降的现象。这项研究已经刊登于应用物理学快报（Applied Physics Letters）。

发光二极管（Light-emitting diode）半导体由带有正电性质的P型半导体和带有电子的N型半导体组合，通电后具有正电性质的电洞（hole） 会和电子（electron）结合并产生光，在中间层的所使用的材质将决定波长长短。

电子和电洞移动到中间层时，有太多的电子同时被挤压到中间层，会使其相互碰撞、无法有效的和电洞结合，降低发光效率，而这种情形又称之为欧格再结合（Auger recombination）。

而要解决这项问题的办法是增加中间层的厚度，好让电子和电洞有足够的空间；然而要增加中间层的厚度却没有想象中容易。

因为LED半导体是晶体状，原子间有其固定排列规则，而该特定间距又称为晶体参数（lattice parameter）。当晶体材料相互层叠生长时，它们的晶格参数必须相似，原子排列规则与材料连接处才能匹配，否则材料会变形。

研究者Williams和Kioupakis透过预测模型发现，将硼加入氮化铟镓，可以增加中间层的厚度，以利电子和电洞结合。BInGaN材料发出的光的波长也非常接近于氮化铟镓的波长，可以调整出不同的颜色。

这项研究是否能实际在实验室产出还是未知数，而究竟要掺入多少的的硼元素也是一项挑战，但是密西根研究团队的发现对新型LED的研发是一大贡献。