La courbe IQE obtenue par la spectroscopie ODPL (à gauche). L'axe Y représente le pourcentage d'IQE, l'axe X inférieur représente la densité de puissance lumineuse d'excitation Pcw (W cm -2 ) tandis que l'axe X supérieur représente le taux d'excitation G (sec -1 cm -2 ). Le taux d'émission de lumière (WR) séparé et le taux de non-émission de lumière (WNR) (à droite). L'axe Y représente l'inverse du taux (ns), l'axe X inférieur représente la densité de puissance lumineuse d'excitation Ppulse (nJ/cm2) tandis que l'axe X supérieur représente la concentration de porteurs excités nini (cm -2 ). Crédit :Université du Tohoku
Des appareils électroniques et optiques hautement efficaces sont essentiels pour réduire la consommation d'énergie et pour la réalisation d'une société respectueuse de l'environnement.
Le ZnO est un matériau attrayant parmi les semi-conducteurs à bande interdite directe. Ils possèdent des propriétés d'émission de lumière ainsi qu'une ténacité pour maintenir un champ électrique important qui leur permet d'alimenter des appareils électroniques en raison de leur grande énergie de bande interdite et de leur grande énergie de liaison aux excitons. Cela les rend également appropriés dans les transistors à couche mince résistants aux rayonnements et les transistors à effet de champ à hétérostructure.
En cristaux de ZnO de haute qualité, les centres de recombinaison non radiative (NRC) sont importants pour l'émission à proximité de la limite de la bande (NBE). Ces centres agissent comme des canaux de dissipation d'énergie indésirables et réduisent l'IQE de l'émission NBE.
Pour comprendre si le processus émettant de la lumière ou le processus non émettant de la lumière était plus important pour déterminer le comportement de l'IQE, Kojima et ses collègues ont mesuré les valeurs IQE du cristal de ZnO cultivé par la méthode hydrothermale. Faire cela, ils ont utilisé une technique créée par Kojima et d'autres chercheurs connue sous le nom de spectroscopie de photoluminescence omnidirectionnelle (ODP), une méthode non destructive pour sonder les cristaux semi-conducteurs avec de la lumière pour détecter les défauts et les impuretés.
Les caractéristiques IQE des cristaux de ZnO ont été examinées dans des conditions de photopompage. Les valeurs IQE ont indiqué un comportement constant pour des conditions de photopompage faibles et une augmentation monotone pour une excitation forte. Parce qu'une diminution significative a été observée pour le processus non luminescent avec le photopompage, l'origine de l'augmentation de l'IQE s'est révélée dominée par la décélération du processus non luminescent due à la saturation des NRC.
"L'obtention d'une décomposition quantitative de l'IQE à partir des deux processus nous permet de mieux concevoir des semi-conducteurs pour améliorer l'IQE, " a déclaré le professeur Kazunobu Kojima, auteur principal de l'étude.
