半导体

固态发光新材料新技术不容忽视

作者:赵晨来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2016-11-21 17:35我要评论

编者按:LED产业发展风云变幻,国内企业在新形势下如何把握新的发展机遇?新一代LED照明技术如何实现更好的光品质?LED电视何时进入家庭?在日前召开的第十五届全国LED产业发展与技术研讨会暨2016全国LED显示应用技术交流及产业发展研讨会上,业内专家就LED产业、市场、技术、产品等不同维度的热点进行热烈探讨。《中国电子报》撷取要点,以飨读者。

工业和信息化部半导体照明技术标准工作组副组长彭万华:固态发光新材料新技术不容忽视

固态发光新材料、新技术中,尤其是提及若干年内将产业化的多项纳米级材料,将改变未来照明世界,这对现有半导体照明带来极大挑战。将改变未来照明世界,这对现有半导体照明带来极大挑战。能否进入照明领域,唯一标准是以产品综合性比来评定,即节能指标、光色品质、可靠性和价格之比。

这些固态发展新材料,特别是石墨烯、磷烯、二维半导体材料MX2、钙钛矿等,除了具有发光性能之外,还可制备高性能电子器件、传感器、探测器、存储器、光电子器件等,一旦应用技术成熟并产业化,那将是颠覆性的技术创新,将对电子信息产业产生深刻影响。

一是有机发光二极管(OLED)。OLED具有很好的光色性能,将很快进入照明领域。首尔研究机构预测到2020年OLED照明产值达47亿美元,台湾光电所预测2020年LED与OLED照明产值之比为3:1,另有专家预测为四分之一。

二是激光照明。激光照明有两种不同的技术路线,即发白光的激光器和未来激光照明。美国亚利桑那大学研究一种纳米厚度由锌、镉、硫、硒构成ZnCdSSe,确保晶体并存,纳米薄片分成三部分,在光脉冲激发下可发R、G、B三基色的激光,混合成白光,可用于照明,也可用于光通信,光响应速率比普通LED快10~100倍。诺奖获得者中村修二多次表示,激光照明是未来照明的观点,该技术是采用半极性GaN激光管结合先进的荧光粉技术,其优点是电流密度大,所需芯片面积更小、更节能、寿命长、方向性好等,但目前价位较高。他还认为,多种不同技术路线的白光照明将长期共存。

三是钨丝+纳米光学晶体。麻省理工学院三位教授发表论文称:钨丝灯外置纳米光学晶体,该晶体采用传统淀积技术制备多层叠加在一个基板上,将光反射到灯丝,利用红外热又将灯丝发可见光全光谱,发光效率可达40%%,还有更高的可能。原来的钨丝灯或重返照明领域。

四是碳点发光技术。美国犹他大学两位教授近期发布:采用玉米残渣、面包渣等在高温高压的溶液中经90分钟加工形成碳源CDs,其中部分是碳量子点,尺寸小于20nm,将CDs悬浮在环氧树脂中可形成LED,成为碳QLED。其优点是比硒化镉量子点成本低,无毒无害,目标是利用废弃物进行大规模生产这种碳QLED。

五是钙钛矿发光技术。采用纳米结构的钙钛矿,用于发光照明及光显示,还可用于高性能电子器件,目前有三种技术路线。金属卤化物钙钛矿发光由英国剑桥大学卡文迪实验室研究,这种材料含铅、碳基离子和卤素离子,易溶于普通溶剂,干燥后形成钙钛矿晶体,制备设备价格低、简单、成本低,并提出钙钛矿LED五年内产业化。

有机卤化物钙钛矿发光是无机有机混合物,生产快速简单、成本低,在12V下,发光亮度达10000坎德拉/平方米,但性能不够稳定

全无机钙钛矿量子点LED来自南京理工大学曾海波教授研究团队。该QLED发可见光400~800nm,量子效率大于70%%,绿光光效达90%%以上,能实现RGB三基色等多色电致发光。可用于发光、各种显示和激光显示。

六是黑磷发光技术。澳洲国立大学制成的单原子层状磷烯,具有半导体性能,并有非常强的发光特性,可制作PV和LED。黑磷具有能隙,将它剥离并堆叠在硅基板上,可通过在硅基板上堆叠的磷层数来调整能隙,未来用于制作晶体管、传感器、光探测、PV及LED等。黑磷具有潜在应用前景,全球有很多研究者。国内从事该研究的有中科院深圳先进技术所、深大、科大、复旦、上海应用数学所等。

七是二维半导体材料MX2。这是继石墨烯之后新材料领域的研究热点,由于这些材料具有独特的晶格结构和特性,具有巨大潜在应用能力,倍受全世界研究者的重视。


责任编辑:赵晨
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