雪崩倍增效应与发光协同作用的非载流子注入纳米LED结构仿真研究

本文通过有限元模拟研究了非载流子注入（NCI）模式纳米LED中的雪崩倍增效应，揭示了载流子倍增对电致发光（EL）强度的显著增强作用。作者提出了一种创新的对称双单量子阱（QW）结构，将雪崩层与发光层功能集成，使EL强度提升至原始结构的14.19倍，为超高清显示和光电探测技术提供了新思路。

　　

亮点

本研究通过有限元模拟揭示了雪崩倍增效应在非载流子注入（NCI）纳米LED中的关键作用。在强反向偏压下，雪崩效应产生的电子-空穴对显著增强了电致发光（EL）脉冲强度，其机制不同于传统LED的载流子注入模式。

模型细节与工作机制

如图1a所示，NCI-nLED采用氧化铝（Al₂O₃）绝缘层包裹GaN-LED的对称结构，等效于电容/LED/电容组合电路。绝缘层阻断了外部载流子注入，使得器件仅能通过内部固有载流子的周期性振荡实现发光。

结论

雪崩效应产生的载流子倍增使EL强度提升14.19倍，尤其当量子阱（QW）数量减少时，雪崩概率增加。提出的双单量子阱雪崩-发光协同结构，为超低功耗纳米显示和高速光电探测提供了新范式。

（注：翻译部分已省略文献引用标识[1]-[46]及图示标识Figure S1/Table S1等，保留专业术语英文缩写与上下标格式）