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工業(yè)和信息化部半導(dǎo)體照明技術(shù)標準工作組副組長彭萬華：固態(tài)發(fā)光新材料新技術(shù)不容忽視
固態(tài)發(fā)光新材料、新技術(shù)中，尤其是提及若干年內(nèi)將產(chǎn)業(yè)化的多項納米級材料，將改變未來照明世界，這對現(xiàn)有半導(dǎo)體照明帶來極大挑戰(zhàn)。將改變未來照明世界，這對現(xiàn)有半導(dǎo)體照明帶來極大挑戰(zhàn)。能否進入照明領(lǐng)域，唯一標準是以產(chǎn)品綜合性比來評定，即節(jié)能指標、光色品質(zhì)、可靠性和價格之比。
這些固態(tài)發(fā)展新材料，特別是石墨烯、磷烯、二維半導(dǎo)體材料MX2、鈣鈦礦等，除了具有發(fā)光性能之外，還可制備高性能電子器件、傳感器、探測器、存儲器、光電子器件等，一旦應(yīng)用技術(shù)成熟并產(chǎn)業(yè)化，那將是顛覆性的技術(shù)創(chuàng)新，將對電子信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深刻影響。
一是有機發(fā)光二極管(OLED)。OLED具有很好的光色性能，將很快進入照明領(lǐng)域。首爾研究機構(gòu)預(yù)測到2020年OLED照明產(chǎn)值達47億美元，臺灣光電所預(yù)測2020年LED與OLED照明產(chǎn)值之比為3：1，另有專家預(yù)測為四分之一。
二是激光照明。激光照明有兩種不同的技術(shù)路線，即發(fā)白光的激光器和未來激光照明。美國亞利桑那大學(xué)研究一種納米厚度由鋅、鎘、硫、硒構(gòu)成ZnCdSSe，確保晶體并存，納米薄片分成三部分，在光脈沖激發(fā)下可發(fā)R、G、B三基色的激光，混合成白光，可用于照明，也可用于光通信，光響應(yīng)速率比普通LED快10～100倍。諾獎獲得者中村修二多次表示，激光照明是未來照明的觀點，該技術(shù)是采用半極性GaN激光管結(jié)合先進的熒光粉技術(shù)，其優(yōu)點是電流密度大，所需芯片面積更小、更節(jié)能、壽命長、方向性好等，但目前價位較高。他還認為，多種不同技術(shù)路線的白光照明將長期共存。
三是鎢絲+納米光學(xué)晶體。麻省理工學(xué)院三位教授發(fā)表論文稱：鎢絲燈外置納米光學(xué)晶體，該晶體采用傳統(tǒng)淀積技術(shù)制備多層疊加在一個基板上，將光反射到燈絲，利用紅外熱又將燈絲發(fā)可見光全光譜，發(fā)光效率可達40%，還有更高的可能。原來的鎢絲燈或重返照明領(lǐng)域。
四是碳點發(fā)光技術(shù)。美國猶他大學(xué)兩位教授近期發(fā)布：采用玉米殘渣、面包渣等在高溫高壓的溶液中經(jīng)90分鐘加工形成碳源CDs，其中部分是碳量子點，尺寸小于20nm，將CDs懸浮在環(huán)氧樹脂中可形成LED，成為碳QLED。其優(yōu)點是比硒化鎘量子點成本低，無毒無害，目標是利用廢棄物進行大規(guī)模生產(chǎn)這種碳QLED。
五是鈣鈦礦發(fā)光技術(shù)。采用納米結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦，用于發(fā)光照明及光顯示，還可用于高性能電子器件，目前有三種技術(shù)路線。金屬鹵化物鈣鈦礦發(fā)光由英國劍橋大學(xué)卡文迪實驗室研究，這種材料含鉛、碳基離子和鹵素離子，易溶于普通溶劑，干燥后形成鈣鈦礦晶體，制備設(shè)備價格低、簡單、成本低，并提出鈣鈦礦LED五年內(nèi)產(chǎn)業(yè)化。有機鹵化物鈣鈦礦發(fā)光是無機有機混合物，生產(chǎn)快速簡單、成本低，在12V下，發(fā)光亮度達10000坎德拉/平方米，但性能不夠穩(wěn)定 全無機鈣鈦礦量子點LED來自南京理工大學(xué)曾海波教授研究團隊。該QLED發(fā)可見光400～800nm，量子效率大于70%，綠光光效達90%以上，能實現(xiàn)RGB三基色等多色電致發(fā)光?？捎糜诎l(fā)光、各種顯示和激光顯示。
六是黑磷發(fā)光技術(shù)。澳洲國立大學(xué)制成的單原子層狀磷烯，具有半導(dǎo)體性能，并有非常強的發(fā)光特性，可制作PV和LED。黑磷具有能隙，將它剝離并堆疊在硅基板上，可通過在硅基板上堆疊的磷層數(shù)來調(diào)整能隙，未來用于制作晶體管、傳感器、光探測、PV及LED等。黑磷具有潛在應(yīng)用前景，全球有很多研究者。國內(nèi)從事該研究的有中科院深圳先進技術(shù)所、深大、科大、復(fù)旦、上海應(yīng)用數(shù)學(xué)所等。
七是二維半導(dǎo)體材料MX2。這是繼石墨烯之后新材料領(lǐng)域的研究熱點，由于這些材料具有獨特的晶格結(jié)構(gòu)和特性，具有巨大潛在應(yīng)用能力，倍受全世界研究者的重視。