由于纤锌矿结构的Ⅲ族氮化物缺乏空间反演对称性,以及Ⅲ族金属原子和氮原子的电负性差异巨大,使得材料中的电荷分布不对称,从而呈现出很大的自发极化电场。L4973D5.1除了自发极化外,当材料受到外界应力的作用(如晶格失配)时,材料内还会产生压电极化。在氮化物量子阱中,由于较大的晶格失配,导致产生较强的极化电场。在极化电场作用下,导带边和价带边倾斜,量子阱内子带能级和束缚态波函数均发生变化,导致载流子跃迁能量改变,此现象即为量子限制斯塔克效应,其对InGaN发光二极管的量子阱能带结构的影响主要集中在对InGEⅨ量子阱内跃迁能级的影响[151。

   对于InGaN/G瘀MQWs结构,由于GaN和InN的自发极化常数相差很小而晶格常数差异大,因此压电极化的贡献占主导。量子阱内的跃迁能级与极化场的依赖关系一般用下式来估计,,几(InGaN)为InGaN的禁带宽度;Fp为量子阱内总的压电极化强度。当阱垒之间的晶格失配增加,量子阱内极化电场的强度增大,导致电子空穴跃迁能级减小,辐射复合发光波长红移。

   在量子阱中,极化电场导致能带倾斜,电子和空穴分别向相反的方向聚集,造成电子和空穴空间上被分离,电子空穴波函数重叠积分减小导致辐射复合速率降低。此外,极化电场对量子阱能带结构的改变也是造成LED效率droop现象的一个主要原因。所谓LED效率的drOop效应就是指当注入电流逐渐增加时,发光效率在很小的注入电流下就己达到最大值,而后随着电流的进一步增加而降低的现象。为解决droop问题,研究者们开展了大量有关量子垒和量子阱结构的设计研究工作。