發光效率的案例
紅色Micro-LED研發競賽加速：有望通過材料創新解決發光效率衰減問題
由于材料固有缺陷在器件尺寸非常小時會帶來嚴重影響，目前所有LED的發光效率都會隨著器件尺寸的減小而直線下降，這其中，紅色LED尤為明顯。
根據外媒eetimes報道，最近，總部位于英國的初創公司Kubos半導體提出了一種他們認為可以很好解決該問題的方案。“一直以來，紅色Micro-LED芯片的開發讓人們夜不能寐，因為大家都不能讓用于藍色和綠色LED器件制造的傳統氮化鎵材料在更長的紅色波段下有效工作，”Kubos半導體的首席執行官Caroline O'Brien表示：“如果希望尋找到一個突破口，大家就必須要以一種不同的方式看待這個問題，而這就是我們一直在做的方向。”
那么，紅色Micro-LED芯片的開發到底遇到了什么問題？實際問題就是，將典型的藍色LED從目前的常用尺寸縮小到5微米大小，其發光效率會從90%左右驟降到40%左右。雖然出現了很大的降幅，但從應用角度來看，這已經是能夠接受的了。同樣地情況對紅色LED來說，其發光效率會從60%下驟降到1%左右，如此大的降幅正是目前問題癥結所在，而造成這種差異的主要原因在于制造這些器件所用的材料不同。
迄今為止，藍色和綠色LED通常由氮化銦鎵（InGaN）材料制成。不過，當開發商同樣用InGaN材料制造更長波長的紅色LED器件時，材料成分的細微差別會在器件的發光區域產生強烈的偏振場，正是這種偏振場極大降低了發光效率。因此，大多數器件制造商開始選擇使用磷化銦鎵（InGaP）半導體材料來制造紅色LED器件。在Micro-LED應用及其擴展問題出現之前，這種方法一直很有效。
業內一些最有頭腦的人一直在試圖從現有的Micro-LED材料系統中找到解決方案。
展開 LED | 科學家發現通過拉伸LED器件，可實現接近100%的發光效率
CINNO Research產業資訊，
眾所周知，
從智能手機屏幕到
節能
照明，發光二極管
(LED)
從誕生以來
已經
在很多領域極大改變了世界
。
雖然目前的
LED
行業在越來越多的應用領域蓬勃發展，但是一直以來都有一個很難解決的問題，那就是普通
LED
的發光
效率通常會隨著亮度的增加而降低
。
其中，最受影響的一類
2D
半導體材料
——
所謂的過渡金屬二硫屬化物
(TMD)
，對這一類器件
來說
，這個問題
尤其令人煩惱
。
實際上，
這些原子級
厚度的
TMD
材料
，
在高亮度
驅動
下
發光效率會顯著下降，這也直接阻礙
了它們在實際應用中的使用。
圖1.美國科學家發現，稍微彎曲的原子級厚度LED半導體可以獲得接近100%的發光效率，該成果可以很好的規避傳統困擾LED的發光效率問題——隨亮度增加而下降
根據外媒Osa-opn報道，最近，加州大學伯克利分校和美國勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員似乎已經找到了一種非常簡單的方法，這些方法可以輕松繞過這些LED的效率障礙（科學，doi：10.1126/science.abi9193）。
展開 新型量子點LED：發光效率創紀錄！
導讀
近日，土耳其科克大學（Ko? University）的研究人員展示了一種基于納米材料的白色發光二極管（LED），它創造了發光效率的記錄：105 流明/瓦。經過進一步開發，新型LED可達到 200 流明/瓦的效率，從而成為一種可用于家庭、辦公室和電視臺的頗具前景的節能光源。
背景
LED（Light Emitting Diode），發光二極管，是一種固態的半導體器件，它可以直接將電轉化為光。
芬蘭國家技術研究中心研發的柔性LED
(圖片來源：Antti Veijola/芬蘭國家技術研究中心)
LED的基本原理是：當電子與空穴復合時能輻射出可見光。LED的核心器件是半導體晶片，晶片由兩部分構成：一部分是P型半導體，一部分是N型半導體。兩種半導體連接起來，就形成了“P-N結”。當電流作用于晶片時，電子流向P區并與空穴結合，然后以光子形式發出能量。
然而，發光的顏色，也就是光的波長，是由形成P-N結的材料決定的。一般來說，砷化鎵二極管發紅光，磷化鎵二極管發綠光，碳化硅二極管發黃光，氮化鎵二極管發藍光。
創新
近日，土耳其科克大學（Ko? University）的研究人員展示了一種基于納米材料的白色發光二極管（LED），它創造了發光效率的記錄：105 流明/瓦。發光效率是光通量與功率的比值，即衡量了光源利用電力產生光線的效率。通過進一步開發，新型LED可以達到 200 流明/瓦的效率，從而成為一種可用于家庭、辦公室和電視臺的頗具前景的節能光源。
量子點白色LED
(圖片來源：Sedat Nizamoglu, Ko? University)
在美國光學學會高影響力研究期刊《Optica》上，研究人員描述了他們是如何創造出這種高效的白色LED的。
展開 OLED | 韓廠Lordin新專利: 藍光材料內部發光效率超90%
CINNO Research產業資訊，韓國有機發光二極管(OLED)材料初創企業Lordin注冊了可大大提高發光效率的藍色OLED專利。Lordin累計吸引投資75億韓元（約人民幣3583萬元），計劃年底以技術特例實現上市。
根據韓媒Thelec報道，3月15日，Lordin公司吳亨允（音譯）表示，“公司注冊了高效、長壽命的藍色有機發光二極管(OLED)材料專利”，“目標是在2024年在智能手機、電視等上實現商業化。”吳亨允代表強調：“注冊專利的藍色OLED內部發光效率在90%以上。”這超過目前智能手機、電視等應用中的藍色OLED材料內部發光效率25%的3倍。
如吳代表所述，要想將內部發光效率提高到90%以上，就必須利用OLED發光(激發狀態→地面狀態)能量的25%--“單重態激子”(singlet exciton)和剩下的75%能量“三重態激子”(triplet exciton)。目前，紅色、綠色OLED同時使用單重態和三重態激子，采用內部發光效率為100%的磷光方式材料，但藍色OLED尚未脫離只使用單重態激子的熒光方式材料，內部發光效率僅為25%的水平。市場上銷售的OLED產品一般同時才用紅色、綠色磷光材料、藍色熒光材料。
展開 
韓國研究團隊開發出量子點發光效率達100%的技術
CINNO Research產業資訊，將新一代顯示材料量子點發光體的核被單層半導體殼均勻包圍，可實現接近100%的發光效率。
韓國研究財團(理事長李光福)2月16日表示，成均館大學教授林在勛研究團隊在合成由核和殼組成結構的量子點發光體時，闡明了殼在表面生長的原理。另外，在此基礎上生長了約0.3nm厚的殼，實現了97.3%的發光效率。
核-殼結構的量子點發光體理論上只需一層0.3nm厚的殼就能達到100%的發光效率。但實際上，由于殼生長不均，只有以幾納米厚度包圍幾層，才能勉強達到70%-80%的發光效率。
據推測，核與殼之間的缺陷及核無法完全覆蓋，導致效率下降，但溶液內反應復雜，問題原因尚未明確。
成均館大學研究團隊在分子水平上揭示了量子點的配體與殼前驅體反應后，殼原子被吸附到表面，經過非晶質分子層狀態，變成為晶體的全過程。分子層要想變成殼，就必須進行高溫的熱處理，在此過程中，研究團隊確認到，殼前驅體氧化了核表面，使殼無法完全覆蓋核表面的事實。
研究團隊在此基礎上，設計出了能夠精準控制殼生長過程的“表面開始生長法”，將約0.3nm厚的超均勻殼生長到核表面，實現接近理論極限值的97.3%的發光效率。
量子點發光體采用超均一殼，確保了高效率和穩定性，不僅可以用于增強現實、虛擬現實、可穿戴等新一代顯示屏，還可以應用于太陽能和生物傳感器等多個領域。
展開 材料 | 日本產綜研觀測到OLED材料電子活動，揭示發光效率低下原因
CINNO Research產業資訊，日本產業技術綜合研究所，近日宣布：成功地直接觀測到OLED（有機LED）材料的電子活動，這將揭示OLED材料發光效率低下的原因。OLED作為新一代顯示屏材料一直備受關注。特別是被稱作TADF（熱激活延遲熒光）的獨特的發光分子材料，由于只由輕元素組成，且可實現100%的發光量子效率，一直作為發揮核心作用的OLED材料而備受關注。
根據日媒產業技術綜合研究所報道，控制TADF材料發光的是在激發狀態下電子的動態運動。一直以來，直接觀測電子的動態很困難，只能通過發出的光進行間接推斷。現在，通過使用改良的時間分辨光發射電子顯微鏡（TR-PEEM），首次實現了在結構控制良好的TADF材料薄膜中，直接觀測TADF發射過程中電子的動態變化。通過這項技術，研究人員成功地捕捉到了從激發電子的產生到發光失活的電子動態，以及稱作濃度淬滅的獨特的非輻射失活過程。觀察結果發現，受激發電子產生的激子會自發解離而產生長壽命電子，這些電子會降低TADF的發光效率。
本項研究結果提供了對TADF發光過程本質的基本認識。通過對可控薄膜中激發電子的動力學進行系統研究，有望加速高性能TADF設備的開發。
展開 TV | 三星或將藍色磷光材料應用于QD-OLED，提高壽命及發光效率
如果三星顯示將大規模生產的電視面板QD-OLED的藍色發光層從現有的熒光材料改為磷光材料，預計將能夠延長使用壽命并提高效率。藍色磷光材料也是OLED中未開發的領域。美國UDC宣布將在2024年將其藍色磷光OLED材料商業化。
慶熙大學權長赫教授在首爾驛三三井酒店舉行的SID 2022 專題研討會上發表演講
5月18日，在首爾三井酒店舉行的“SID 2022專題研討會”的主題演講和問答環節中，慶熙大學權長赫教授表示，三星顯示正在進行研究，將藍色磷光材料應用于量子點（QD）-有機發光二極管（OLED）。SID 2022是上周在美國舉行的全球最大顯示學會的年度盛會。
權長赫教授表示“當三星顯示宣布藍色磷光材料的商業化臨近時，我對技術領域印象深刻。'這樣，三星顯示在內部將磷光OLED材料應用于電視是已作為最優先的選擇。
無論是用于電視的大尺寸OLED還是用于智能手機的中小尺寸OLED都采用了紅色和綠色內部發光效率為100%的磷光材料，而藍色則應用了內部發光效率僅為25%的熒光材料。如果開發出一種用磷光材料代替藍色熒光材料的技術，則將可以延長OLED的使用壽命并提高效率。三星顯示量產中的QD-OLED使用由藍色熒光材料和綠色磷光材料所組成的發光層。QD-OLED發光層由4層（Four Tandem）組成，包括3層藍色熒光材料和1層綠色磷光材料。用于 55 吋和 65 吋電視、34 吋顯示器的面板也是一樣的。
藍色熒光材料由于產品壽命而堆疊為3層，并采用綠色熒光材料來提高亮度。用磷光材料代替藍色熒光材料可以將藍色或綠色發光層減少一個。據了解，三星顯示還在進行研究，將QD-OLED的發光層從4層減少到3層。
展開 LED | 廣島大學研發出80%發光效率的納米硅及硅量子點LED
CINNO Research產業資訊，根據廣島大學官網日前消息顯示，廣島大學成功研發出高效發光納米硅合成技術，有望成為新一代不含重金屬的發光光源。據悉，該納米硅具有世界頂級的80%發光效率，其表面結構成為高效發光的關鍵。此外，還首次成功實現了高效化所需的化學設計和物理設計的數據化 。
目前被廣泛應用的硅半導體，其卓越性能被用于智能手機和太陽能電池等領域中。但是，硅的發光效率極低，只有0.01%左右，不適用于做發光材料。
廣島大學理學部的研究生小野大成與自然科學研究支援開發中心的齋藤健一教授等人組成的研究小組，成功合成了具有世界頂級發光效率(80%)的紅色發光納米硅(硅量子點)。此外，研究小組還研發了采用這一技術的硅量子點LED。
并且，研究小組成功地對硅量子點和硅量子點LED的高效化所需的化學設計(表面化學種類和覆蓋率)和物理設計(結晶性和應力值)進行了數據化。迄今為止，還尚未有將高效發光體進行設計化的先例，因此這一研究有望成為今后高效硅量子點和硅量子點LED制造的有力典范。
展開 材料 | Kebotix與多倫多大學合作開發新型OLED材料，顯著提高發光效率
CINNO Research產業資訊，近日，新化學品和材料技術平臺公司Kebotix正在與多倫多大學合作，評估由該大學開發并獲得專利的一類新型有機發光二極管（或OLED）分子。
根據Kebotix官網顯示，吸引多倫多大學與其合作的是Kebotix專有的閉環創新平臺。這種平臺通過對人工智能（AI）的利用，支持在科學專家監督下分析大量數據時，同時學習化學直觀（Chemical Intuition）的能力來加速目標材料的發現。
多倫多大學化學和計算機科學系教授Alán Aspuru-Guzik表示，憑借其AI驅動的預測能力，Kebotix可以極大加速下一代潛在OLED發光材料的問世。據介紹，他們實驗室發現了一系列化合物，這些化合物既具有倒置的單重態三重態間隙，又具有發光特性——這是一種罕見的特性組合，可能是顯著提高 OLED發光效率的關鍵。
“與Kebotix合作能夠加快他們專有的新型OLED分子更快地應用到實際器件中，” Kebotix的創始人之一Aspuru-Guzik說道，“這些分子的結構特性是這一類材料的一種突破，它們可以解決激發三重態所引起分解過程導致的器件長期穩定性不足問題。這是當前OLED發光材料所面臨的的主要問題之一。”
展開 OLED | 韓研究團隊開發出改善藍色發光元件的低效率和壽命問題
CINNO Research產業資訊，弘益大學信息顯示合作課程、納米新材料系金泰京教授(共同第一作者金基柱博士生)和成均館大學李俊燁教授(共同第一作者樸振浩博士生)研究團隊通過共同研究，大大改善了藍色OLED(有機發光二極管)的效率和壽命。
弘益大學教授金泰京、成均館大學教授李俊燁、弘益大學博士金基柱(左起)
研究人員利用了新的藍色熒光Topant材料和電、光學最優化的串聯(Tandem)元件結構，實現了藍色磷光水平的外部量子效率，同時實現了比現有藍色熒光更好的壽命。
值得稱道的是，此次研究也同時解決了作為新一代顯示而備受青睞的AMOLED(有機發光二極管)的藍色發光元件的低效率和壽命問題。
此次研究是韓國產業技術評價管理院材料零部件裝備創新實驗室技術開發工作的一部分，并刊登在材料領域全球頂尖學術期刊之一的《Advanced Materials，IF 30.849》3月25日的網絡快報版上。
中國AMOLED顯示材料市場分析報告（大綱）
第一章 OLED顯示行業發展概述
一、 OLED顯示行業基本介紹
1. OLED產品分類
2. OLED基本結構
3. OLED發光原理
4.
展開 《Ceramics International》：電子阻擋層提高綠色發光二極管效率
總的來說，本文研究了GaN基綠色發光二極管中不同EBL的性能。結果表明，與其他LED結構相比，QLED具有最高的內部量子效率和最低的效率下降。QLED似乎是實現最高效率的最有前途的器件。（文：愛新覺羅星）
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為什么發光二極管的很難發出藍光？
在1975年之前，第二代半導體砷化物和磷化物已經實現在紅黃光區的明亮發光。由下圖可以看到，GaP與GaAs的帶隙較小，輻射的光子處于紅黃波段。為了實現短波輻射，需要提高磷組分的含量，但這導致發光效率大幅下降。
隨著技術的發展，第三代半導體氮化物的優勢逐漸顯現。圖中的縱軸是能隙寬度，可見光范圍約為1.5eV-3eV. 由圖中可以看到，InN的帶隙為1.9eV，對應紅光區；而GaN 帶隙為3.4eV，對應于紫外光區。通過In與Ga組分配比調節，可以覆蓋整個可見光區。
但如此美好的前景被一個殘酷的現實擊碎了 —— 氮化物的晶體質量無法得到保障。由于GaN與InN晶格常數不同，在高銦組分下，晶格失配導致大量缺陷的產生，嚴重影響器件的發光效率。之前提到GaAsP在短波段發光效率下降，是物理原理所致；而這里卻是生產技術的原因。
LED面臨的問題
藍光LED的芯片屬于是氮化鎵材料系，其面臨的問題主要有：1.黃綠光波段缺陷（Green-YellowGap） 從下圖可以看出，InGaN與AlGaInP兩種材料系的LED在可見光區的兩端有很高的外量子效率（即電光轉化效率），但在黃綠光區的效率卻都明顯下降。
展開 OLED | 韓國團隊開發出提高OLED發光效率的新技術
CINNO Research產業資訊，韓國研究財團8月16日表示，高麗大學劉承允（音譯）教授研究團隊已經開發出了以抗生素為基礎的微結構合成，用于提高有機發光發光二極管(OLED)效率的技術。
基于抗生素的細微結構合成圖示
OLED技術憑借高對比度、豐富的色彩表現、高功率效率等特性，在智能手機、車載顯示屏、增強現實(AR)用顯示屏等多個領域的潛力得到業界廣泛認可。
但是，為了盡可能增加效率，必須經過雙重、三重元件結合或使用單獨的細微圖案基板等復雜的工藝流程。
研究團隊通過合成用于細菌性食物中毒治療及預防的抗生素氨芐西林和電導性高分子，實現了水溶液為基礎的微結構。并且證實了，將其應用于用于顯示元件中，可適用于如有機太陽能電池、鈣鈦礦、量子點光電元件等多種元件上。
元件內部形成的氨芐西林微結構，可有效地回收利用電、光能，使元件自身能夠發光。
研究團隊說明稱，該技術可以減少智能手機、電視等顯示產品的功耗，增加電池使用時間，還可以延長顯示屏本身壽命。
劉承允教授表示：“本次研究展示了在醫療領域使用的抗生素的一種新的用途”，并稱“在顯示工藝中噴墨印刷方式成為話題的情況下，基于水溶液的簡單而新的抗生素混合法將可以應用于多種工藝中。“
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展開 Lumerical案例 | 近紅外鈣鈦礦發光二極管光提取效率優化
在光電子技術迅猛發展的今天，鈣鈦礦基發光二極管（PeLED）以其獨特的材料優勢和廣泛的應用前景，成為學術界和產業界關注的焦點。這類器件不僅具備可調帶隙、高色純度和低溫制備兼容性等突出特性，在近紅外（NIR）光發射領域更展現出巨大潛力。然而，光提取效率（LEE）受限一直是制約PeLED性能提升的關鍵瓶頸。近期，一項發表于《Scientific Reports》的研究通過創新的層厚度優化策略與活性層吸收調控技術，成功將近紅外PeLED的光提取效率提升近20%，在803nm波長處達到42.89%的優異水平，為PeLED的實際應用開辟了新路徑。
PeLED的技術優勢與現存挑戰
1.1鈣鈦礦材料的光電特性
鈣鈦礦材料之所以在光電子領域引發廣泛研究熱潮，源于其一系列優異的物理化學性質。這類材料具有可調的帶隙結構，通過組分調控可實現從紫外到近紅外全光譜范圍的光發射；同時具備高色純度，其電致發光半高寬（FWHM）僅為有機材料的1/3至1/4，這對于顯示和傳感應用至關重要。此外，鈣鈦礦材料還擁有長載流子擴散長度、低激子束縛能以及與低溫制備工藝的良好兼容性，這些特性使其在太陽能電池、激光器和傳感器等領域均展現出卓越性能。
在發光二極管應用中，鈣鈦礦材料與傳統有機發光材料（OLED）相比具有顯著優勢。由于鈣鈦礦材料中載流子相互作用的激子性質較弱，無需應對OLED中占比75%的三重態激子非輻射復合問題，這為提高器件效率奠定了材料基礎。理論上，若內部量子效率（IQE）接近單位值，PeLED中光功率模式占光源總光功率的比例可達55%，遠高于OLED的光回收效率。
1.2光提取效率：PeLED面臨的核心挑戰
盡管PeLED在材料特性上具有優勢，但其光提取效率卻受到嚴重限制。
展開 吉林大學《JPCC》：效率提高到92%！高效鈣鈦礦型發光二極管
最終實現了最大外量子效率為10.7%，最大亮度為1377cdm?2的優質器件。（文：愛新覺羅星）
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