高光溢出效果半导体纳米晶器件微结构的构筑
本成果以原有的直写型3D打印技术为基础,通过对于现有3D打印技术的进一步开发,实现简便,高效的微结构构筑技术。实现微结构纳米晶器件的高效构筑,进一步提升器件的光溢出效率。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、技术分析
成果源于国家自然科学基金“异价掺杂量子点的合成、聚合物基复合块体3D打印制造与性能研究”,项目编号51872030。本成果以原有的直写型3D打印技术为基础,通过对于现有3D打印技术的进一步开发,实现简便,高效的微结构构筑技术。实现微结构纳米晶器件的高效构筑,进一步提升器件的光溢出效率。传统发光器件由于器件材料的折射率高于空气,光从器件内部向空气传播时,部分光会在器件的内表面发生全反射,从而无法实现高效的光溢出效果。2017年,Nature Photonics上报道的块体荧光器件内部发出的光大量的在器件边缘聚集(75%),正面与背面光溢出量的总和仅仅为25%(Nature Photonics, 2017,11,177-185.)。本成果以器件内部微结构构筑为基础,通过微结构在器件内部的全反射界面构筑,改变光在材料内部的传输路径,实现器件正面的光溢出效果增强。
本专利的高光溢出效果可以广泛的应用于激光器、LED照明领域,提升能源利用效率。目前本专利可以将块体材料单侧约为~25%的溢出效率提升至~80%,约为3.2倍的提升。保守估计将此技术用于实际器件中,可以实现2倍以上的提升,这就意味着对于能源的消耗可以降低至原有的50%。照明约占全球能源消耗的15%-19%,全球温室气体排放的5%-6%。据统计2021年,全球照明市场总市值达到8089亿元。照明技术是任何一个国家与地区都不可或缺的,高效的照明技术不仅可以为解决全球的能源危机提供有效解决途径,同时为减少碳排放作出巨大贡献,产生巨大的经济效益。
北京理工大学
2022-08-17