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APP | 清华大学、东南大学、大连理工大学联合团队:澄清InGaN/GaN多量子阱TRPL中的双指数衰减机制
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InGaN/GaN多量子阱中的载流子局域化机制是影响发光器件性能的关键物理性质，利用时间分辨光致发光（TRPL）解释载流子动力学具有重要的理论意义和实用价值。然而，InGaN/GaN多量子阱TRPL光谱中广泛观察到的双指数衰减特性，在文献中普遍被简单归因于局域化程度深浅不同的能量势阱，但这一模型显然无法解释多量子阱与单量子阱在衰减特性上的根本差异。
本文提出了一种在InGaN/GaN多量子阱中由“能量局域化”和“电场局域化”共同作用导致的载流子双指数衰减新机制。通过对比多量子阱和单量子阱的TRPL衰减曲线发现，单量子阱呈单指数衰减，而多量子阱必须用双指数衰减模型拟合，这表明多量子阱中存在额外的局域化机制。能量局域化源于铟组分波动导致的势能涨落，使载流子局域于不同深度的能量势阱，这决定了TRPL光谱中的快寿命；而电场局域化则源于各量子阱间极化电场的差异，导致电子和空穴波函数重叠度不同，从而复合速率各异，其分布决定了TRPL光谱中的慢寿命。
图：两种局域化效应导致MQW测得TRPL双指数衰减示意图
该成果以“Dual localization in InGaN/GaN MQWs: Unveiling the bi-exponential decay in time-resolved photoluminescence”为题，发表于《APL Photonics》,清华大学博士生刘波和东南大学副教授苏志成为论文的共同第一作者，清华大学汪莱教授和大连理工大学王子兰副教授为论文的共同通讯作者。
文章信息
Dual localization in InGaN/GaN MQWs: Unveiling the bi-exponential decay in time-resolved photoluminescence
Bo Liu; Zhicheng Su; Zhaoyi Xue; Zilan Wang; Zhibiao Hao; Changzheng Sun; Bing Xiong; Yanjun Han; Jian Wang; Hongtao Li; Lin Gan; Yi Luo; Lai Wang
APL Photonics 10, 126108 (2025)
https://doi.org/10.1063/5.0297624
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