LED發(fā)光技術(shù)取得新突破 光提取效率大幅提升讓LED更亮

   近日西北工業(yè)大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士黃維與與南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院王建浦教授合作的團(tuán)隊(duì)，在鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）領(lǐng)域再次取得重大突破。他們?cè)谑澜缟鲜状瓮ㄟ^(guò)自發(fā)形成的具有亞微米尺度的離散型鈣鈦礦，使LED的光提取效率得到大幅度提升，在同等能耗下，LED變得更好更亮。這一*新科研成果在低成本、高亮度、大面積LED領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的應(yīng)用潛力，具有廣闊的市場(chǎng)前景以及巨大的市場(chǎng)價(jià)值。國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)刊物Nature（《自然》）刊發(fā)了該研究相關(guān)成果。

鈣鈦礦LED相關(guān)研究原理圖。（圖：西工大）

   LED能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)成光能，被稱為第四代照明光源或綠色光源，因其效率高和壽命長(zhǎng)，長(zhǎng)期以來(lái)一直在全球顯示與照明領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但是，目前平面結(jié)構(gòu)的LED，尤其是有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）的發(fā)光效率還比較低，原因在于除了約20%-30%的光子能通過(guò)折射離開器件外，其他光子都被限制在器件中，因此科學(xué)家們通常采用光提取技術(shù)來(lái)提高LED的出光效率。光提取效率指的是LED實(shí)際發(fā)出的光能與產(chǎn)生的光能之間的比值，由于LED芯片折射率與空氣折射率的巨大差別，使得光提取效率成為影響LED性能提高的最關(guān)鍵因素之一，提高光提取效率有助于實(shí)現(xiàn)更好、更亮的LED。然而該方法需要增加圖案化光柵等特殊結(jié)構(gòu)，并且成本高、制備工藝復(fù)雜，往往還會(huì)造成LED發(fā)光光譜和出光方向的改變，從而影響發(fā)光效率。

   針對(duì)這一世界性的重大科學(xué)難題，黃維院士以及王建浦教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，通過(guò)一種簡(jiǎn)單的低溫溶液法，實(shí)現(xiàn)了由一層非連續(xù)、不規(guī)則分布的鈣鈦礦晶粒，以及嵌入在鈣鈦礦晶粒之間的低折射率有機(jī)絕緣層組成的發(fā)光層，進(jìn)而大幅度地提高了LED的光提取效率。王建浦教授表示，使用該方法制備的LED器件外量子效率達(dá)到20.7%，在100mAcm-2的電流密度下能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到12%。此外，通過(guò)與浙江大學(xué)田鶴教授、戴道鋅教授團(tuán)隊(duì)之間的合作，他們發(fā)現(xiàn)該方法形成的非周期性結(jié)構(gòu)可以將LED光提取效率提高10個(gè)百分點(diǎn)。

   LED行業(yè)作為半導(dǎo)體與泛半導(dǎo)體中市場(chǎng)規(guī)模幾千億元的市場(chǎng)空間，具備很好的賽道效應(yīng)，為*秀公司成長(zhǎng)提供潤(rùn)土。無(wú)論是進(jìn)口替代還是內(nèi)生增長(zhǎng)，下游應(yīng)用疊加新時(shí)代新能源新環(huán)境等策略，市場(chǎng)空間充足。

   隨著LED顯示技術(shù)的不斷提升、成本的不斷下降、產(chǎn)品的日益成熟，LED顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。據(jù)研究機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，2017年中國(guó)LED顯示屏行業(yè)產(chǎn)值將達(dá)420億元。GGII預(yù)測(cè)，2020年中國(guó)LED顯示屏行業(yè)產(chǎn)值規(guī)模將達(dá)577億元。