研究发现：俄歇复合是LED效率下降的祸首

LED droop是指在较高电流操作下，发光二极管的外部量子效率会下降。UCSB的Kris Delaney, Patrick Rink及Chris Van deWalle计算显示，效率下降的祸首是俄歇复合，它是一种非辐射式的复合行为，在2.5eV(对应波长为0.5 μm)时达到颠峰。这同时也解释了“绿色缺口”——即波长从蓝光进入绿光波段时，LED的量子效率会下降的由来。

稍早LED制造商Philips Lumileds根据实验结果主张，俄歇复合是在较高电流下效率下降的主因，这种非辐射式复合过程牵涉到三个载子的交互作用，其中至少包含一个电子与一个空穴。UCSB的计算结果支持这种说法，而不像其它理论研究团队认为俄歇复合对于LED droop的影响可以忽略，个中的差异在于采用不同的氮化物能带结构：UCSB团队找到第二条导带(conduction band)，并纳入计算中。

UCSB团队的氮化镓能带结构是利用密度泛函理论(density-functional theory)结合多体微扰理论(many-body perturbation theory)所计算得到。接着他们采用蒙特卡洛(Monte Carlo)法，计算了超过4千万个步骤的统计平均，才得到俄歇复合速率。

随着LED droop的机制被发现，未来的研究方向将聚焦于去除或降低俄歇复合所造成的损失。UCSB团队在论文中讨论了三种降低损失的方法，但都有缺点。其中一个方法是将氮化钾长成闪锌矿(zinc-blende)晶格结构而非一般的纤锌矿(wurtzite)结构，因为这可以将第二条导带推到能量较高的位置，但是要长出高质量的闪锌矿结构并非易事。其它作法包括利用应力或是改变InGaAlN的比例去调整能带结构，不过计算显示，这些变化都不会明显提升LED的表现。