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【必看】LED技术8大趋势+23大新材料技术发展

2015-09-26 10:01
九一隐士
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  纳米级发光新材料技术发展动态

  现阶段三类纳米级发光新材料的技术发展动态,也许是未来照明的光源。

  量子点发光技术

  量子点发光技术近年来发展很快,是发光领域中的新技术路线。

  量子点LED量子点(QD)是用纳米技术制作,QD颗粒一般在2nm~12nm之间,量子点发光体由发光核、半导体壳、有机配位体组成,如发光核CdSe(硒化镉)QD颗粒,其优点是:可发射可见光至红外,发光稳定,内量子效率可达90%,与LED结合产生色彩丰富、十分明亮的暖白光。

  3D打印QD-LED:普林斯顿大学首次展示3D打印量子点LED,其底层是由纳米银颗粒构成,顶部是两个聚合物为铟镓,量子点是纳米级硒化镉颗粒,外壳是硫化锌包裹,上下电极连接后,硒化镉纳米颗粒发出不同的可见光,将QD-LED打印到具有曲线形表面的装置上,如接触透镜。该技术将扩大到3D打印其他的有源器件,如MEMS、晶体管、太阳能电池等。一旦产业化将是颠覆性创新技术。

  紫外光(UV)QD-LED:美国圣母大学正在开发氮化镓QD,其电子空穴通过隧道贯穿(电子穿透垫垒的现象),不是传统的漂移扩散。可发紫外光(UV)的LED,取得很大进展,有详细的文章报导。

  量子点混合LED:日本广岛大学研究量子点无机/有机混合发光二极管,可发出白光、蓝光,电源电压6V,有效发光量的78%来自硅量子点,提高输出功率密度350倍。新型LED在常温常压下通过溶液加工过程,号称是照明系统上一场新的革命。

  量子点电激发蓝光LED:台东大学与远东科大合作研究,以胶体量子点硫化镉、硫化锌制作出电激发蓝光二极管,以类似有机的无机材料做出来,可靠性高,可取代OLED在平板上的应用。

  量子点背光技术:嵌入量子点背光源,采用嵌入量子点的光学薄膜(QDEF)应用于LCD背光源,量子点在蓝光LED背光的照射下,发出红光、绿光形成RGB白光。提高LED发光效率,提升LCD色彩饱和度,将LCD色域提升30%,也增加背光亮度,降低能耗,并已产业化。预计这种彩电2015年生产130万台,2018年达1870万台。

  第二代量子点显示技术:浙大两个研究小组合作开发,将量子点放入溶液中,具有晶体和溶液的双重性能,原理上让电子减缓“步伐”,促使电子与空穴有效相会复合,大大提升量子点LED效率、性能和稳定性,发光量子效率可达100%,RGB彩色丰富。应用于显示和照明上取得突破。

  石墨烯发光技术:发现石墨烯发光是个新的突破,另外可在石墨烯衬底上生长第三代半导体。

  石墨烯发光灯泡:哥伦比亚大学和首尔大学等单位合作研究,将石墨烯微细丝附加在金属电极上,两边为SiO2,悬挂在硅衬底的方式。通电流加热至超过2500℃,从而发明亮的光,石墨烯的温度不会传给衬底。利用发光长细丝与硅基板的反弹干涉,可调整所发射的光谱,号称是世界上最薄灯泡,并可应用于光通信。该技术如产业化将是照明领域的颠覆性创新。

  石墨烯LED:清华大学近期发布采用二种石墨烯,即氧化石墨烯(GO)和还原石墨烯(rGO)混合组成LED,随着外加电压的变化,可改变发光波长,这二种界面存在一系列离散的能级,可在发光、传感器、柔性显示上应用。

  SiC+石墨烯+GaN薄膜:在SiC圆片上将硅汽化,并将留下的石墨烯薄膜稳妥地转移至硅基板上,在此石墨烯衬底上采用直接凡德瓦外延法,生长高质量单晶GaN薄膜,将大幅度降低半导体组件成本。IBM近期宣称,已掌握这些技术,将在5年内投资30亿美元,发展在石墨烯衬底上生长高频晶体管、光探测器、生物传感器以及“后Si时代”组件,首先大幅度降低GaN蓝光成本。

  玻璃基板+石墨烯+溅射GaN:东京大学藤网洋研究团队发表在玻璃基板上转印石墨烯多层膜,并在膜上用脉冲溅射法(PSD)形成GaN(AlN+n-GaN+GaN与InGaN多层结构多量子阱MQWs+P-GaN)。其优点:生长GaN品质大幅度提升,可制作RGB三原色组合LED,大幅度降低成本。还可制作GaN构成的高迁移晶体管(HEMT),该技术路线如果获得产业化,将是颠覆性的创新。

  Si+石墨烯+分子束外延GaN:西班牙Graphenea公司宣布,与日本立命馆大学、麻省理工大学、首尔大学、韩国东国大学合作用普通化学气相沉积法(CVD)在铜箔上形成石墨烯,直接转印在硅基板上,然后在石墨烯上采用射频等离子辅助分子束外延法(RF-MBE)生长GaN晶体,具有六角形对称性是沿C轴向生长,是从Si(100)面上生长的GaN晶体,实现了最高品质。

  上述三种石墨烯衬底上生长高质量GaN技术,均不采用MOCVD设备,生长效率高、成本低、质量高,除了应用于发光、激光之外,均可发展第三代宽禁带半导体,这将是颠覆性的创新技术。

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