眾所周知的是，藉由在LED MQW的p型側插入電子阻障層（EBL），即能夠提高元件的效率。藉由加入一層由比活性區能階還寬的材料所制成的薄膜，即能夠產生一道可阻擋電子流出元件活性區并流入p型側的位能阻障層。從活性區溢流（overflow）出的電子是兩種熱門藍光MQW LED光效下降的推測之一，而另一種則是被稱為Auger復合（recombination）的非輻射性過程。這二種理論均有眾多的追隨者，但他們不會得到普遍的支持，除非他們能解決兩個主要障礙：為光效下降提供一個無懈可擊的解釋，并說明LED因加入MWQ和EBL所得到的效益。

　　Auger 與載子溢流的比較

　　了解Auger復合是光效下降之成因的說法是比較容易理解的。當LED啟動時，其活性區會充滿電子 （與電洞），而其密度稱為N。由於光的產生需要一個電子和一個電洞交互作用，輻射性復合過程會以N的平方進展。而與此相反的是，Auger 復合是一個損失光子的過程，其涉及三個不同的載子（兩個電子和一個電洞，或兩個電洞和一個電子），其過程會以N的三次方進展。這意味著LED中的電流會被加速且載子濃度會上升，因此Auger復合的增加幅度會超過輻射性復合。因此，LED在較高電流密度下的效率會減少，而這是眾所周知稱為光效下降的特性。

　　相較於光效下降的成因，要解釋Auger理論下LED行為中的MQW和EBL的益處則更為復雜。由Auger陣營所提出的論點是，MQW和EBL均會協助讓載子在MQW內散布地更均勻。因此，相對於相同N平方的光子產生，三次方的Auger損失將會因為更為均勻的載子密度而較少。同時，那些支持溢流理論者認為，一個量子井是類似於一個水桶，其有能力捕獲并保持住在較高注入時會減少的注入載子。當注入載子沒有被捕獲或保持住時，它們會溢流出活性區而被浪費掉了，因此會造成光效下降。

　　而利用溢流理論則很容易解釋MQW和EBL的益處：添加另一個量子井可達成重新抓回并再回收前一個量子井未捕獲的溢流載子；同時插入一層EBL可強迫溢流的電子返回，因而會再被MQW捕獲。而解釋光效下降是比較棘手的，溢流理論的支持論點是依賴於量子力學原理中，量子化狀態只能容納兩個相反自旋的電子。這意味著，量子井在注入更多載子時會開始飽和。由於這兩個學派的思維似乎能夠解釋藍光LED在不同電流密度下的行為的主要特徵，因此就需要數值模擬來定量地驗證這些理論。這次的操練不僅具有學術上的意義－它也具有重大的實作重要性，因為數值模擬能夠優化晶片制造和裝置制造的制程。

　　需要多少量子井？

　　在常見的業界實作中會在氮化物LED中使用多個量子井，而不是僅有一個。就此情況而論，令人驚訝的是直到最近，仍然沒有關於另一個被加入到活性區的量子井對於效能影響的實驗報告。在2011年時，美國加州大學圣塔巴巴拉分校（UCSB）的研究人員，打破了這種長期缺乏實驗數據的情況，其聲稱量子井數從6個增加到9個後能夠降低InGaN/GaN MQW LED中的光效下降 ［1］。這些實驗結果提供了一個很好的比較機會，來將相互競爭的光效下降理論加以驗證。如果模擬能夠復制真實的數據，這表示它們可以提供一個很好的工具，以用在LED的工業設計與優化上。

　　我們最近利用Crosslight軟體公司－總部設於加拿大溫哥華和中國上海－已經商業化的APSYS軟體模擬了UCSB LED的行為。具體而言，我們采用具有非區域性QW傳輸模型的模擬程式，以了解具有不同量子井數目的藍光InGaN/GaN MQW LED的光學與電氣特性。而此模型化的成果、載子捕獲與載子溢流的關鍵機制，都已圖示在圖一中。要特別說明的是，此模型包括了Auger復合與載子溢流這兩個造成LED光效下降成因的主要候選理論。

　　我們已經使用這兩種理論進行了一些模擬，也就是假設Auger復合在某種情況下是主要的，而在另一種情況下則是可被忽略不計的（而所有其他參數在合理范圍內均是可調的）。模擬結果發現，我們在使用載子溢流理論時，能夠產生一個跟UCSB的實驗相當一致的結果─在這種情況下，我們包含了可以忽略不計的Auger復合（參閱圖二）。而我們所模擬的結果已發表於Applied Physics Letters期刊上 ［2］。

　　在高電流密度下采用Auger復合為主要的非輻射性過程的模擬，已遠遠無法復制出UCSB所產出的實驗數據。看來以Auger復合為基礎的模型，會造成載子在到達下一個量子井之前就太快地在每一個量子井中復合了。而這樣的後果之一是，由Auger理論所預測的最佳量子井數量會遠遠少於實驗所發現的。我們不打算公開Auger理論的失敗嘗試，而且我們也注意到，這些研究結果初步有利於溢流理論的支持者。

　　在這項研究的下一個步驟，是要找出無限增加的量子井所造成的影響。為了要做到這一點，我們讓整個活化區的生長條件，和結晶品質都是不切實際地假設成都是一樣的，而與該結構中的量子井數目無關。我們發現以溢流理論所建立的模型，顯示出添加更多的量子井總是會導致內部效率的增加。