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高光溢出效果半导体纳米晶器件微结构的构筑

一、成果简介

本成果以原有的直写型3D打印技术为基础,通过对于现有3D打印技术的进一步开发,实现简便,高效的微结构构筑技术。实现微结构纳米晶器件的高效构筑,进一步提升器件的光溢出效率。传统发光器件由于器件材料的折射率高于空气,光从器件内部向空气传播时,部分光会在器件的内表面发生全反射,从而无法实现高效的光溢出效果。2017年,Nature Photonics上报道的块体荧光器件内部发出的光大量地在器件边缘聚集(75%),正面与背面光溢出量的总和仅仅为25%(Nature Photonics, 2017,11,177-185.)。本成果以器件内部微结构构筑为基础,通过微结构在器件内部的全反射界面构筑,改变光在材料内部的传输路径,实现器件正面的光溢出效果增强。

本成果的高光溢出效果可以广泛的应用于激光器、LED照明领域,提升能源利用效率。目前本成果可以将块体材料单侧约为~25%的溢出效率提升至~80%,约为3.2倍的提升。保守估计将此技术用于实际器件中,可以实现2倍以上的提升,这就意味着对于能源的消耗可以降低至原有的50%。照明约占全球能源消耗的15%-19%,全球温室气体排放的5%-6%。据统计2021年,全球照明市场总市值达到8089亿元。照明技术是任何一个国家与地区都不可或缺的,高效的照明技术不仅可以为解决全球的能源危机提供有效解决途径,同时为减少碳排放作出巨大贡献,产生巨大的经济效益。

图1.微结构设计原理

二、应用领域

高效微结构器件铸造与照明器件开发

三、市场前景

照明约占全球能源消耗的15%-19%,全球温室气体排放的5%-6%。据统计2021年,全球照明市场总市值达到8089亿元,其中LED照明技术占有比例达到66%。

本技术主体采用有机玻璃,纳米晶约为20-50PPM用量极小。整体材料成本低。对于器件制备采用3D打印技术,由于我们对于3D打印技术的改进,实现了相关器件的高效制备。在现有的3D打印机基础上就可以实现高效制备。

在进一步提升LED器件技术上,仅需要用本器件代替原有封装玻璃即可,工艺提升几乎没有门槛。

图2.普通块体与具有微结构器件的荧光图片对比

四、知识产权

1、知识产权为im电竞APP(中国)单独持有;

2、本项目已申请专利,申请阶段一项。

五、合作方式

合作开发或其它方式。

六、对接方式

(1)合作意向方联系im电竞APP(中国);

(2)im电竞APP(中国)沟通了解意向方情况;

(3)会同成果完成团队与意向方共同研讨合作方案。

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