Efficient and green solid-state lighting technology based on the III-nitride semiconductor lighting emitters, brings up a revolution in lighting of human history. Now light-emitting diodes(LEDs) have been widely used in the public space and in-house lighting. Currently, commercial white LEDs based on the combination of blue LED chips and yellow phosphor, are encountering two critical problems when they works under high injection currents. They are called efficiency droop and green gap. The scientists are still researching the approach to solve the problems. This proposal aims to investigate new hybrid III-nitride quantum wells(QWs)/II-VI quantum dots(QDs) and III-nitride quantum wells/organic polymer hybrid LED structures, which utilize the advantages of both efficient non-radiative resonant energy transfer(NERT) process and high quantum efficiency of QDs and polymer. It can be expected to realize very high color-conversion efficiency and quantum yield. We will investigate the transfer mechanism within the interfaces between III-nitride QWs and QDs or III-nitride QWs and polymer, the possibility approach to suppression/ elimination of droop problem. We will optimize the RGB color combination from nitride QWs and QDs, as to realize high efficiency, high color rendering index(CRI), wide correlated color temperature(CCT) white LEDs, which will provide a self-owned intellectual property route.
III族氮化物半导体发光器件是高效绿色的固态照明技术之基石,引领了人类照明历史的变革。发光二级管(LED)照明已逐步从公共空间进入千家万户。目前商用的蓝光LED与黄色荧光粉组合白光技术路线是由日本与美国提出并专利保护的,在大注入条件下遭遇了能效降低(Efficiency Droop)与绿光缺失(Green Gap)两个共性难题,各国科学家仍努力研究其物理机制和新技术方案加以克服。本申请拟研究氮化物量子阱/II-VI量子点和氮化物量子阱/有机发光材料两种混合结构白光LED器件,利用量子点和有机发光材料相较于荧光粉的优势,探索无机-有机半导体(量子点)界面间的非辐射共振能量转移机制,获得高色转换效率和理论量子效率,寻求抑制/解决Droop问题的有效途径;优化蓝绿红光谱配色方案,为实现高光效、高显色指数和宽色温范围的白光LED器件提供一条自主知识产权的技术路线。
发展高效节能半导体固态照明技术对国家能源和环保战略意义重大,面向新兴的智能照明领域需求,我们旨在研发新型结构的氮化物LED发光器件。根据面上项目“基于非辐射共振能量转移机制的混合结构白光LED器件”计划书要求,在国家自然科学基金委的领导下,经过四年(2017-2020)研究有序开展了混合结构氮化镓(GaN)基白光LED器件设计,非辐射共振能量转移机制探索,制备出基于InGaN/GaN量子阱/TAPC/HAT-CN的白光LED器件,以及量子点集成的混合结构红绿蓝RGB/白光Micro-LED器件,圆满的完成项目计划书所要求的全部任务。项目执行期间,发表学术论文30篇,其中第一/通讯作者发表23篇;参编学术专著一部;申请/授权发明专利18项,其中国际PCT专利2项,并实现专利成果转化;参加国际/国内学术会议,作邀请报告20次;培养研究生15名.项目负责人获中国产学研创新一等奖、CASA第三代半导体卓越创新青年等奖项称号。
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数据更新时间:2023-05-31
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