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2014物理诺奖:蓝光LED的科学贡献及白光LED的最近动向 精选

已有 19790 次阅读 2014-10-8 10:21 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记

 

欣闻中村等氮化镓蓝光LED工作获得今年的诺贝尔物理学奖(http://blog.sciencenet.cn/blog-4395-833731.html),而最近我们实验室正好做了一点基于蓝光芯片的白光LED工作(http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2425&do=blog&id=827692),因此想借此机会谈谈个人的一点看法,欢迎拍砖和讨论。

 

蓝光LED的科学贡献

刚刚浏览了网友的博文与评论,一方面,有许多人觉得应该给红绿蓝同时颁奖;另一方面,有不少人觉得这是工艺工程问题加以质疑;还有人觉得应该给OLED同时颁奖。

首先,这绝对不是简简单单的工程技术而已,要让GaN产生蓝色电致发光(EL)设计到高质量结晶薄膜的生长、N/P型载流子的高质量掺杂获得、PN结中两类载流子的控制复合等等。可以看出,这几个方面基本上就涵盖了凝聚态物理学核心内容的大部分!对于现在的研究生,能把这个系列的文献全部理解清楚,就是非常好的入门了!

其次,相对于红光和绿光LED,GaN LED要难得多,这个上面链接中已有描述。这里我要提及的是:对于当代白光照明,蓝光LED的作用是它们两不可比拟的,可以说是处于核心地位!

最后,对于OLED,尽管目前非常热门,但是基本上可以说还是没影的事呢!存在的问题多多,要想得奖还得应用研究的大幅度提高,这个实践检验的克服估计还得等不少年头。

 

白光LED的最近动向

除了显示应用,白光照明的出路是已经被科学界和产业界普遍认可了的。不过,白光LED的实现方案有很多种,包括多种颜色LED的整合、蓝光LED与彩色荧光粉的结合等等。

芯片成本毕竟是较高的。所以,个人更看好后者。其实,这已经是废话了,因为很多大公司早就是这样做了,而且在全世界的产业界已经取得了很大的成功。

但是,蓝光LED+荧光粉的白光LED产业目前普遍还需要政府补贴,这也是不争的现实,所以这个领域仍需突破,才能大范围的造福人类。要么研制替代性的更高效更便宜的蓝光芯片材料,要么研制代替现有的含稀土的荧光粉材料。

对于后者,贴出一点点行业信息如下,希望对我们课题组有所启发。

 

或将引领下一个十年

量子点的发光峰窄、发光颜色随自身尺寸可调、发光效率高。量子点在发光领域的应用主要包括两个方面:基于量子点电致发光特性的量子点发光二极管(Quantum Dots Light Emitting Diode, QLED);基于量子点光致发光特性的量子点背光源(QuantumDots-Backlight Unit, QD-BLU)。

2002年,麻省理工学院的Seth Coe等人,以有机层和单层量子点的三明治夹层结构作为量子点发光二极管,其中有机层作为电子和空穴传输层,量子点作为电致发光层,发光效率可以达到0.5%。

2005年,Muller等人通过在真空沉积的n-GaN和p-GaN层之间夹合单层CdSe/ZnS量子点层,构造了全无机的QLED。

2010年,QD vision与美国Nexxus Lighting合作推出量子点照明灯具。在这种灯具中,量子点膜片被覆盖在蓝光LED芯片表面,将LED芯片的蓝光转化成红光。

2011年Nanosys公司以蓝光LED激发量子点发光薄膜作为背光源,开发了色域达到80%NTSC的47英寸全高清LCD电视。

2011年,三星电子以有机层和无机层,分别作为量子点发光层的电子和空穴传输层,制备得到了量子点发光二极管。通过转印法对量子点薄膜图形化,三星电子公司制作了4英寸全彩有源矩阵QLED显示器件原型产品。

2013年6月索尼推出了在背光源中采用量子点技术的液晶电视高端机型;亚马逊也于2013年10月推出了液晶屏背光源采用量子点的平板电脑。

量子点技术,无论是作为背光,还是直接作为EL,都有待于继续完善,如何提升其产能、无镉化、延长寿命等多方面均需各方的努力。

 



2014年诺贝尔奖
https://blog.sciencenet.cn/blog-2425-833866.html

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