盘点2018年LED行业十大创新技术成果

OFweek半导体照明网 中字

超高纯稀土改性氧化铝

由上海交通大学材料科学与工程学院研发团队自主研发的稀土改性高纯度蓝宝石原料中试项目正式投产,生产线首次产出5N(纯度大于99.999%)高纯氧化铝产品。高纯度氧化铝是铝产业的高端产品,又是人造蓝宝石的主要原材料,新项目弥补了国际稀土高纯铝制备技术空白,也将使高纯铝产业链和人造蓝宝石产业链实现全线贯通。

该研发团队拥有国内首套具有完全自主知识产权的超高纯铝提纯工艺及装备。团队负责人张佼教授表示,新技术将高纯度氧化铝提纯工艺和稀土新材料制备技术完美融合,添加稀土后,产品不仅在韧性上有了很大提高,在色彩亮度和硬度上也实现了极大提升,现可制备6N超高纯铝锭,并进行5N超高纯铝锭的规模化生产,为我国超高纯度氧化铝原料的批量生产奠定了坚实基础。

据了解,以高纯铝水解制备的纯度超过5N的高纯氧化铝,是生产LED衬底蓝宝石单晶片的主要原材料,全球超过90%的LED企业均采用蓝宝石作为衬底材料。此外,高纯度氧化铝还广泛应用于锂电池隔膜材料、高端荧光粉、催化剂、半导体陶瓷等。

赛福尔新材料有限公司总经理潘天龙介绍说:“这种新产品以前市场上是没有的,我们的超高纯度铝锭填补了这项生产技术的空白,我们的上游是铝工业的产业链,下游是人造蓝宝石晶体的产业链,这一新产品首次实现了我国这两条产业链的无缝对接。接下来,我们将会把产品逐步推向手机屏幕、相机镜头、高端陶瓷靶材等多个生产应用领域。”

近红外钙钛矿LED

由西北工业大学柔性电子研究院首席科学家、中国科学院院士黄维教授与南京工业大学先进材料研究院常务副院长王建浦教授所带领的团队利用低温溶液法,近日在钙钛矿发光层设计上提出了新思路,将近红外钙钛矿LED外量子效率提高到20.7%,再次刷新了世界纪录,其相关研究成果发表在Nature(《自然》)杂志上。

LED是一种能够将电能转化成光能的半导体电子元件,具有节能、环保、安全和高亮度等特点,在日常生活和生产中得到了广泛应用。近年来兴起的钙钛矿发光二极管兼具无机LED和有机发光二极管(OLED)的优势,在低能耗、高亮度、大尺寸显示与照明领域具有广阔的应用前景。2016年该科研团队即提出钙钛矿维度调控创造钙钛矿发光二极管(LED)效率记录。

对于许多长期从事钙钛矿LED研究的科学家们来说,唯有平整、覆盖率高、无明显孔洞的钙钛矿薄膜才是实现高效率器件的基础。该科研团队此次在《自然》杂志上发表的题为“基于自发形成亚微米结构的钙钛矿发光二极管”的研究论文不仅打破这一观点,还报道了当前世界上最高的钙钛矿LED外量子效率。王建浦教授说,他们发现当钙钛矿晶粒像一个个麻将牌,互不相连且不规则地分布在衬底表面时,可以获得外量子效率达到20.7%的近红外钙钛矿发光二极管,与国际同行获得的13%外量子效率相比,提高了将近8个百分点,器件辐照度达到390W sr-1 m-2,并且在100mA cm-2的电流密度下持续工作20个小时后效率才降低一半,性能远超目前热门的相近发光波段的OLED。

据黄维院士介绍,该团队还与与浙江大学田鹤教授、戴道锌教授团队合作,发现这种钙钛矿发光层是由分散的钙钛矿晶粒和嵌入在晶粒之间的低折射率有机绝缘层组成的,并且这种结构可以进一步使器件顶电极形成高低起伏的褶皱结构,从而有效提升器件的出光效率。这一成果对钙钛矿LED的发展与应用具有重要的理论意义和实践意义,为进一步推进钙钛矿LED的产业化发展提供了全新思路和途径。”

绿光钙钛矿LED器件

绿色可见光钙钛矿LED器件的外量子效率达到20.3%,刷新了该领域的世界纪录!华侨大学魏展画教授团队提出了一种全新的薄膜制备策略,并优化了LED器件结构,制备出了全球领先的高亮度、高量子转换效率的LED器件,在钙钛矿电致发光领域取得了重大研究进展,推动我国向发展具有自主知识产权的、价格低廉的显示和照明器件产业迈出重要的一步。该研究成果发表在国际顶级学术期刊《自然》杂志上。

近几年来,钙钛矿材料在电致发光领域的潜在应用开始引起人们的广泛关注,但是,受限于钙钛矿薄膜较差的成膜特性以及相对较低的荧光量子效率,其在发光、显示以及激光领域的应用发展一直比较缓慢。为了克服上述困难并提高器件电光转换效率,魏展画教授团队提出了一种全新的薄膜制备策略:组分空间分布管理,通过构建全新半核壳结构,大幅减少了晶体内的非辐射复合缺陷,提高了钙钛矿薄膜的发光效率;另一方面,通过在发光层和电子传输层间插入PMMA阻挡层,有效地改善了器件内的电子和空穴的注入速度匹配情况。通过上述优化,得到的钙钛矿LED器件的外量子转换效率高、稳定性较好。该研究成果已申请了国家和国际PCT专利。

据魏展画教授介绍,钙钛矿LED作为平面自发光器件,具有质量轻、厚度薄、视角广、响应速度快、可用于柔性显示、使用温度范围广、构造和制备工艺简单等优点,在屏幕显示(手机、电视、PC、VR和车载设备等)和绿色健康灯光照明(无蓝光伤害)等方面具有潜在的应用前景。



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