2月13日，《半导体学报》正式公布2025年度半导体十大研究进展，宁波东方理工大学讲席教授、物理学院院长魏苏淮与合作者的研究《通过缺陷工程克服III族氮化物发光二极管中的非对称载流子注入》成功入选。这也是魏苏淮团队连续两年获此殊荣。

GaN基深紫外发光二极管（LED）在杀菌、医疗、量子通信等领域应用前景广阔，但目前发光效率不足10%，严重制约发展。

这是因为LED发光需要电子和空穴两种“载流子”同步注入，但电子跑得太快，空穴太慢，导致“步调不一致”。传统方法是加“电子阻挡层”减速电子，结果反而让空穴更难进入，顾此失彼。

魏苏淮团队另辟蹊径：在材料界面引入“氮空位”缺陷，给电子设置“减速台阶”，令其释放多余能量、放慢脚步。

研究结果显示，电子冷却时间从8.61皮秒缩短到0.15皮秒——相当于让电子和空穴终于能“同步进站”，效率大大改善。

第一性原理计算揭示了界面缺陷促进电子冷却的物理机制。课题组供图

这项研究的巧妙之处在于“化弊为利”，把原本有害的缺陷变成调控电子的工具，为高效深紫外LED设计提供了新思路。相关研究成果发表在国际物理顶级期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）。

论文第一作者为中国科学院长春光学精密机械与物理研究所博士杨喻心，现为宁波东方理工大学物理学院博士后。魏苏淮与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研究员石芝铭、孙晓娟、黎大兵为共同通讯作者。

此次也是魏苏淮团队的研究连续两年入选“半导体十大研究进展”。2025年1月，魏苏淮与合作者提出的免于退极化效应的光学声子软化新理论成功入选2024年度“半导体十大研究进展”，该研究成果于2024年10月发表在《自然》（Nature）。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1103/kt15-x472

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08099-0

魏 苏 淮

讲席教授

物理学院院长

课题组研究方向为凝聚态物理的理论计算研究，通过发展第一性原理计算方法，在半导体的电子结构、无序合金、缺陷和掺杂、磁性半导体、光电及能源材料等方面取得了系统的原创性成果。

信息来源：东方理工