【氮化镓】C缺陷络合物导致的GaN黄光发射

2013年2月21日，美国弗吉尼亚联邦大学的 Demchenko 等人在《Physical Review Letters》发表了题为《Yellow Luminescence of Gallium Nitride Generated by Carbon Defect Complexes》的文章，基于混合密度泛函理论（HSE06）与低温光致发光实验，系统研究了 GaN 中备受争议的 2.2–2.3 eV 黄光发射带；计算与实验共同表明，该黄光源于 CN-ON 复合缺陷 Deep-Donor 能级间的辐射复合，其吸收/发射能量、零声子线及热力学跃迁能级均与实测值高度吻合，从而首次在原子尺度阐明了 GaN 黄光的微观机制，对提高 GaN 基光电器件材料质量与缺陷抑制策略具有重要指导意义。

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研究背景与问题

• GaN 是蓝绿光LED、激光器和太阳能电池的关键材料。

• 黄光发射（YL）是GaN中一个持续近30年的未解之谜，其发光峰位于约2.2–2.3 eV。

• 以往研究曾将YL归因于多种缺陷，如：

  • 镓空位（VGaVGa​）及其与氧（ONON​）或硅（SiGaSiGa​）的复合体；

  • 碳替代氮