北理工一副教授取得納米晶白光LED研究重要進(jìn)展

白光LED是新一代綠色固態(tài)照明技術(shù)。尋求高性能白光LED材料與技術(shù)具有十分重要的意義。半導(dǎo)體納米晶，是一類新型發(fā)光材料，具有溶液化學(xué)法制備、容易分散、發(fā)射光譜可調(diào)、發(fā)光效率高等特點，有希望改變目前LED產(chǎn)業(yè)對稀土材料的依賴，突破國外專利壁壘，提升現(xiàn)有白光LED的性能。CuInS2納米晶是一類不含稀土和重金屬元素的新型發(fā)光材料，具有尺寸小、波長可調(diào)、發(fā)光光譜寬、自吸收小、成本低等特點，在白光LED應(yīng)用中具有明顯優(yōu)勢。

　材料學(xué)院鐘海政副教授多年從事CuInS2和CuInSe2納米晶的合成工作，在此類材料研究方面處于國際先進(jìn)水平。在國家自然科學(xué)基金、科技部973等項目的支持下，他利用材料學(xué)院和校微納技術(shù)中心的研究平臺，系統(tǒng)研究其尺寸和組分依賴的光學(xué)性質(zhì)，采用組合調(diào)控策略，獲得光譜在500-700nm可調(diào)、絕對量子產(chǎn)率達(dá)75%的熒光納米晶材料。在此基礎(chǔ)上，搭建小試裝置，突破了熒光納米晶合成放大的瓶頸，實現(xiàn)了一次性百克量級納米晶的制備，同時與國內(nèi)外多個研究小組合作，拓展了其在發(fā)光、顯示、探測等領(lǐng)域的應(yīng)用。近期，鐘海政副教授重點開發(fā)了基于CuInS2系列納米晶熒光粉的白光LED，利用紅光和綠光納米晶熒光粉制備了貼片和大功率型的白光LED器件(參見圖1a)，器件顯色指數(shù)>90，最高流明效率接近70lm/W，色溫在3000-11000K之間可調(diào),與國內(nèi)外公司研發(fā)的其他LED技術(shù)相比，其顯色指數(shù)和流明效率都處于先進(jìn)水平，參見圖1(b)。目前，他正在開展納米晶表面界面工程研究，尋找更加合適的封裝基質(zhì)，如使用壽命突破1萬小時，可望滿足照明和顯示的應(yīng)用要求，將具有廣闊的市場價值。

圖1.(a)北理工所制備的納米晶熒光粉材料及所制備的白光LED器件；(b)北理工所制備納米晶白光LED性能與文獻(xiàn)中現(xiàn)有白光照明技術(shù)參數(shù)的對比，紅旗所在點為北理工2013年報道數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)來自NaturePhotonics,2013,7,13-23綜述。

　上述研究成果，已在包括Advanced Functional Materials,ACS Nano,Journal of Physical Chemistry Letters,Nanoscale,Optics Express等高水平期刊上發(fā)表SCI論文11篇，以上論文已被他人引用200多次，申請核心專利4項（授權(quán)1項），相關(guān)結(jié)果在國內(nèi)外會議上做學(xué)術(shù)報告10余次，其中邀請報告7次。研究成果得到了國內(nèi)外同行的初步認(rèn)可，2012年受Journal of Physical Chemistry Letters執(zhí)行主編Prashant Kamat教授邀請撰寫Perspective論文一篇，論文發(fā)表的同時ACS網(wǎng)站配發(fā)了視頻采訪，參見http://pubs.acs.org/page/jpclcd/zou.html，論文發(fā)表后成為該期刊當(dāng)月閱讀最多的20篇論文之一。在剛剛結(jié)束的第十三屆全國發(fā)光學(xué)學(xué)術(shù)會議上，鐘海政副教授所做的“非稀土納米晶熒光粉的精細(xì)調(diào)控及其LED應(yīng)用”學(xué)術(shù)報告，獲得第6屆徐敘瑢發(fā)光學(xué)優(yōu)秀青年學(xué)術(shù)論文二等獎。