高光溢出效果半導體納米晶器件微結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑
本成果以原有的直寫型3D打印技術(shù)為基礎(chǔ)，通過對于現(xiàn)有3D打印技術(shù)的進一步開發(fā)，實現(xiàn)簡便，高效的微結(jié)構(gòu)構(gòu)筑技術(shù)。實現(xiàn)微結(jié)構(gòu)納米晶器件的高效構(gòu)筑，進一步提升器件的光溢出效率。
一、項目分類
關(guān)鍵核心技術(shù)突破
二、技術(shù)分析
成果源于國家自然科學基金“異價摻雜量子點的合成、聚合物基復合塊體3D打印制造與性能研究”，項目編號51872030。本成果以原有的直寫型3D打印技術(shù)為基礎(chǔ)，通過對于現(xiàn)有3D打印技術(shù)的進一步開發(fā)，實現(xiàn)簡便，高效的微結(jié)構(gòu)構(gòu)筑技術(shù)。實現(xiàn)微結(jié)構(gòu)納米晶器件的高效構(gòu)筑，進一步提升器件的光溢出效率。傳統(tǒng)發(fā)光器件由于器件材料的折射率高于空氣，光從器件內(nèi)部向空氣傳播時，部分光會在器件的內(nèi)表面發(fā)生全反射，從而無法實現(xiàn)高效的光溢出效果。2017年，Nature Photonics上報道的塊體熒光器件內(nèi)部發(fā)出的光大量的在器件邊緣聚集（75%），正面與背面光溢出量的總和僅僅為25%(Nature Photonics, 2017,11,177-185.)。本成果以器件內(nèi)部微結(jié)構(gòu)構(gòu)筑為基礎(chǔ)，通過微結(jié)構(gòu)在器件內(nèi)部的全反射界面構(gòu)筑，改變光在材料內(nèi)部的傳輸路徑，實現(xiàn)器件正面的光溢出效果增強。
本專利的高光溢出效果可以廣泛的應用于激光器、LED照明領(lǐng)域，提升能源利用效率。目前本專利可以將塊體材料單側(cè)約為~25%的溢出效率提升至~80%，約為3.2倍的提升。保守估計將此技術(shù)用于實際器件中，可以實現(xiàn)2倍以上的提升，這就意味著對于能源的消耗可以降低至原有的50%。照明約占全球能源消耗的15%-19%，全球溫室氣體排放的5%-6%。據(jù)統(tǒng)計2021年，全球照明市場總市值達到8089億元。照明技術(shù)是任何一個國家與地區(qū)都不可或缺的，高效的照明技術(shù)不僅可以為解決全球的能源危機提供有效解決途徑，同時為減少碳排放作出巨大貢獻，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。
北京理工大學
2022-08-17
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