12月24日消息，一般来说，"白光 "LED有一个蓝色发光芯片，上面有荧光粉，可以将部分蓝色转化为广谱的琥珀色，与残留的蓝色结合在一起，被人类视为冷白色。在其中加入红色发光的荧光粉，就能产生暖白色的LED。阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的Daisuke Iida、Kazuhiro Ohkawa和他们的团队利用氮化铟镓通常用于蓝色LED的相同组合创造了无磷单片白光LED。

商用白色发光二极管（LED）将基于InGaN的蓝色或紫色LED与波长转换磷光体耦合在一起，这是实现白色发射的常规方法。蓝色或紫色LED用于光学泵浦磷光体，通过磷光体的重新发射将部分LED发射转换为更长的波长。但是，该方法具有一些缺点，例如斯托克斯位移能量损失和磷光体降解。因此，非常需要无磷白光LED的制造。

通过调整III族氮化物材料的合金成分，可以使其在整个可见光谱范围内发射，这使其成为具有多色发射的单片集成白色LED的极佳候选者。研究人员提出了几种方法来生产单片，无磷的基于InGaN的白光LED，例如具有不同发射波长5-8的多个量子阱（MQW）。纳米棒阵列结构、量子点结构、图案化的微结构和光泵QW。特别地，LED制造需要简化的过程，该过程不涉及磷光体或图案化的纳米或微结构。但是，具有单片嵌入的多色平面QW的LED需要大电流注入（> 200 mA）才能获得白色发射。具有不同In含量的InGaN MQW可以发射多色光，在某些条件下，该光可以导致白色发射。但是，这些白色LED的缺点仍然是难以在整个生长方向的平面MQW中注入空穴。低空穴迁移率和压电场会导致InGaN QW上的载流子分布不均匀。因此，LED应该设计为通过QW堆叠顺序，V形凹坑和偏振来增强空穴注入。

InGaN的发射波长取决于铟和镓的相对含量。氮化镓可发射紫外光，而添加铟则可将发射转移到可见光谱的较长波长。然而，由于一些原因，通过添加大量铟将发射推向红色是有问题的。

据KAUST团队介绍，它已经创造了一种能够产生广谱红色发射的双量子阱InGaN结构，它可以与蓝色发射的单量子阱堆叠在一起，使人类看起来是白色的光。它正在使用它所谓的'V-pit'结构--将漏斗状的孔洞缺陷放入一些层的表面，以使方案发挥作用。

"我们的设备的独特之处在于，我们利用材料缺陷，或V-pit结构，来增强向半导体注入电流，"Iida说。

“通过使用载流子注入技术实现了高显色指数的无磷InGaN基白色发光二极管的应用，我们通过使用高温生长，应变工程和混合多量子阱结构等技术获得了红色InGaN QW”通过V-pits进行增强”，该论文描述了这项工作。“ V坑结构对于向QW注入空穴至关重要。”

发射蓝光的量子阱具有20％的铟和红色34％的铟。通过MOCVD在蓝宝石衬底上生长LED。

据该大学称，由于波长偏移，通过改变设备中的电流密度，发射光可以从暖白色变为冷白色，再到自然白色。峰值显色指数为78，色温为6,110K。

Iida说：“下一步是提高红色发射成分的发射效率。红色发射是具有自然白色发射的高显色LED的关键因素。”

总而言之，我们在这项工作中演示了具有单片集成QW的白色LED。白色LED结构是通过简化的无磷工艺制造的，该工艺不包含任何图案化的纳米或微结构。在n-AlGaN层中形成大的V凹坑有助于将载流子传输到蓝色和红色QW中。单片白光LED在10 mA（2.8 V）的注入电流下产生高达88的CRI。它们还以30 mA（3.2 V）发出CIE（x，y）色度坐标为（0.320，0.334），CRI为78，CCT为6110 K的高质量白光。通过改变电流注入，LED的发射颜色可以从暖白色变为冷白色。因此，这些整体式白光LED是用于开发无磷白光光源的有前途的设备。

这项工作得到了阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）（BAS / 1 / 1676-01-01）的财政支持。