We use theoretical modeling to investigate the effect of polarization fields and non-radiative Auger recombination on the efficiency-droop and green-gap problems of polar and nonpolar nitride light-emitting diodes. The dependence of radiative and nonradiative recombination rates on electron-hole wave-function overlap is analyzed. Device designs that minimize the polarization fields lead to higher efficiency, not because the internal quantum efficiency is improved at a given carrier density but because they can be operated at a lower carrier density for a given current density.
REFERENCES
1.
S.
Pimputkar
, J. S.
Speck
, S. P.
DenBaars
, and S.
Nakamura
, Nature Photon.
3
, 180
(2009
).2.
J.
Piprek
, Phys. Status Solidi A
207
, 2217
(2010
).3.
Y.
Shen
, G. O.
Mueller
, S.
Watanabe
, N. F.
Gardner
, A.
Munkholm
, and M. R.
Krames
, Appl. Phys. Lett.
91
, 141101
(2007
).4.
N. F.
Gardner
, G. O.
Müller
, Y. C.
Shen
, G.
Chen
, S.
Watanabe
, W.
Götz
, and M. R.
Krames
, Appl. Phys. Lett.
91
, 243506
(2007
).5.
A.
Laubsch
, M.
Sabathil
, J.
Baur
, M.
Peter
, and B.
Hahn
, IEEE Trans. Electron Devices
57
, 79
(2010
).6.
M.
Meneghini
, N.
Trivellin
, G.
Meneghesso
, E.
Zanoni
, U.
Zehnder
, and B.
Hahn
, J. Appl. Phys.
106
, 114508
(2009
).7.
A.
David
and M. J.
Grundmann
, Appl. Phys. Lett.
96
, 103504
(2010
).8.
M.
Zhang
, P.
Bhattacharya
, J.
Singh
, and J.
Hinckley
, Appl. Phys. Lett.
95
, 201108
(2009
).9.
W. G.
Scheibenzuber
, U. T.
Schwarz
, L.
Sulmoni
, J.
Dorsaz
, J.-F.
Carlin
, and N.
Grandjean
, J. Appl. Phys.
109
, 093106
(2011
).10.
E.
Kioupakis
, P.
Rinke
, K. T.
Delaney
, and C. G.
Van de Walle
, Appl. Phys. Lett.
98
, 161107
(2011
).11.
M.-H.
Kim
, M. F.
Schubert
, Q.
Dai
, J. K.
Kim
, E. F.
Schubert
, J.
Piprek
, and Y.
Park
, Appl. Phys. Lett.
91
, 183507
(2007
).12.
U.
Özgür
, H.
Liu
, X.
Li
, X.
Ni
, and H.
Morkoç
, Proc. IEEE
98
, 1180
(2010
).13.
B.
Monemar
and B. E.
Sernelius
, Appl. Phys. Lett.
91
, 181103
(2007
).14.
J.
Hader
, J. V.
Moloney
, and S. W.
Koch
, Appl. Phys. Lett.
96
, 221106
(2010
).15.
A.
David
and N. F.
Gardner
, Appl. Phys. Lett.
97
, 193508
(2010
).16.
J.
Hader
, J. V.
Moloney
, B.
Pasenow
, S. W.
Koch
, M.
Sabathil
, N.
Linder
, and S.
Lutgen
, Appl. Phys. Lett.
92
, 261103
(2008
).17.
K.
Delaney
, P.
Rinke
, and C. G.
Van de Walle
, Appl. Phys. Lett.
94
, 191109
(2009
).18.
F.
Bertazzi
, M.
Goano
, and E.
Bellotti
, Appl. Phys. Lett.
97
, 231118
(2010
).19.
P. S.
Hsu
, E. C.
Young
, A. E.
Romanov
, K.
Fujito
, S. P.
DenBaars
, S.
Nakamura
, and J. S.
Speck
, Appl. Phys. Lett.
99
, 081912
(2011
).20.
J. S.
Speck
and S. F.
Chichibu
, MRS Bull.
34
, 304
(2009
).21.
A.
David
, M. J.
Grundmann
, J. F.
Kaeding
, N. F.
Gardner
, T. G.
Mihopoulos
, and M. R.
Krames
, Appl. Phys. Lett.
92
, 053502
(2008
).22.
A.
David
and M. J.
Grundmann
, Appl. Phys. Lett.
97
, 033501
(2010
).23.
V. F.
Mymrin
, K. A.
Bulashevich
, N. I.
Podolskaya
, I. A.
Zhmakin
, S. Y.
Karpov
, and Y. N.
Makarov
, Phys. Status Solidi C
2
, 2928
(2005
).24.
M. F.
Schubert
, Q.
Dai
, J.
Xu
, J. K.
Kim
, and E. F.
Schubert
, Appl. Phys. Lett.
95
, 191105
(2009
).25.
X.
Li
, X.
Ni
, J.
Lee
, M.
Wu
, U.
Özgür
, H.
Morkoç
, T.
Paskova
, G.
Mulholland
, and K. R.
Evans
, Appl. Phys. Lett.
95
, 121107
(2009
).26.
S.-C.
Ling
, T.-C.
Lu
, S.-P.
Chang
, J.-R.
Chen
, H.-C.
Kuo
, and S.-C.
Wang
, Appl. Phys. Lett.
96
, 231101
(2010
).27.
Y.
Zhao
, S.
Tanaka
, C.-C.
Pan
, K.
Fujito
, D.
Feezell
, J. S.
Speck
, S. P.
DenBaars
, and S.
Nakamura
, Appl. Phys. Express
4
, 082104
(2011
).28.
M. F.
Schubert
, J.
Xu
, J. K.
Kim
, E. F.
Schubert
, M. H.
Kim
, S.
Yoon
, S. M.
Lee
, C.
Sone
, T.
Sakong
, and Y.
Park
, Appl. Phys. Lett.
93
, 041102
(2008
).© 2012 American Institute of Physics.
2012
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
