高亮度白光LED用外延片的新进展

文章首先介绍了发光二极管（LED）的内量子效率、外量子效率的基本概念和提高量子效率的基本方法，接着对LED外延的结构和方法做了简要介绍．文章的第三和第四部分则着重介绍了提高内、外量子效率的外延方法，这些方法包括外延结构的优化，侧向外延生长，SiC和GaN衬底的生长，AIInGaN四元系有源区生长，非极性面、半极性面的外延，表面粗化结构生长，图形化二次外延结构．图形化蓝宝石衬底上的外延，提高载流子注入效率的结构和组分设计．文章的第五部分则介绍了基于可靠性和成本考虑的其他新型外延结构，第六部分介绍了提高LED可靠性的外延方法．最后得出结论：采用非极性面的GaN衬底，生长优化的LED结构，并结合光子晶体技术，可望取得突破性进展．     

微型投影机光学引擎的研究

设计了一种针对个人用户使用的微型投影机光学引擎,系统为单片式数字光线处理器结构,采用红绿蓝三色大功率高亮度发光二极管作为光源,使用X棱镜作为合色元件,从而实现38.1～50.8 cm的彩色投影显示.对设计结果进行理论分析后可知,设计结果满足投影显示对颜色的要求,光学引擎的理论效率为16.1%.同时利用Light Tools仿真软件对系统进行建模分析,300万条光线追迹仿真的结果表明,光学引擎的效率为14.6%,与理论分析结果基本符合,屏幕上光通量为22.8 lm,其美国国家标准协会规定的九点照度均匀性达到91.55%和-93.36%,满足设计要求.     

利用LED的投影系统光源设计

设计了利用多颗LED(Light Emitting Diode,发光二极管)阵列组成的扩展面光源.经过合理的聚光设计使之符合某些投影设备对亮度要求不是很高,但结构紧凑、性能稳定、使用寿命长的要求.结合数学建模和软件模拟的方式设计了一种小巧的反光杯,利用反光杯把LED近180°的发散光束汇聚到60°左右;然后再用一一对应的透镜阵列汇聚为平行光;最后采用柯勒照明方式把较大的面光源阵列汇集到LCD投影屏幕上,从而达到了较高亮度且具有很高均匀性的目的.     

GaAIAs／GaAs非均匀阱宽多量子阱超辐射发光管材料制备及表征

超辐射发光二极管（SLD）具有不同于半导体激光器和普通发光二极管的优异性能。为了制备高功率半导体超辐射发光管，并且得到比较大的光谱宽度、大的单程增益和抑制电流饱和，我们研究设计了具有850nm辐射波长的GaAlAs／GaAs非均匀阱宽多量子阱超辐射发光二极管结构，采用分子束外延（MBE）方法进行了材料制备。同时利用X射线双晶衍射，变温（10～300K）光致发光（PL）等方法检测分析了外延薄膜的结构和光电特性。在光致发光谱线中我们得到了发射波长850nm的谱峰，谱峰范围跨跃800～880nm，双晶回摆曲线结果显示了设计的结构得到实现。在注入电流140mA时，器件输出光谱的半峰全宽可以达到26nm，室温下连续输出功率达到6mw。     

Organic Light Emitting Diodes with an Organic Acceptor/Donor Interface Involved in Hole Injection

Organic light emitting diodes with an interface of organic acceptor 3-, 4-, 9-,10-perylenetetracarboxylic dianhydride （PTCDA） and donor copper phthalocyanine （CuPc） involved in hole injection are fabricated. As compared to the conventional device using a 5 nm CuPc hole injection layer, the device using an interface of 10nm PTCDA and 5 nm CuPc layers shows much lower operating voltage with an increase of about 46% in the maximum power efficiency. The enhanced device performance is attributed to the efficient hole generation at the PTCDA/CuPc interface. This study provides a new way of designing hole injection.     

单一基质白光荧光粉Na3Sc2(PO4)3∶Tm3+,Dy3+的合成及发光性质

采用高温固相法成功制备了Na₃Sc_2-x-y(PO₄)₃∶xTm³⁺,yDy³⁺荧光粉,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪对荧光粉进行了物相、形貌和发光性能进行了表征。 在Na₃Sc₂(PO₄)₃∶0.06Tm³⁺,yDy³⁺荧光粉中,物质的量分数6%的Tm³⁺和6%的Dy³⁺在360 nm激发下呈现出白光发射,其发射光谱在460~685 nm范围内存在Tm³⁺位于457 nm的特征发射峰,对应于Tm³⁺的³H₆→¹D₂跃迁,以及Dy³⁺位于483、577和672 nm处的3个特征发射峰,分别对应于Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_15/2、⁴F_9/2→⁶H_13/2和⁴F_9/2→⁶H_11/2的跃迁。 观测到Na₃Sc₂(PO₄)₃∶Tm³⁺荧光粉的发射光谱与Na₃Sc₂(PO₄)₃∶Dy³⁺的激发光谱有较好的重叠,且Tm³⁺的荧光寿命随Dy³⁺浓度的增加逐渐降低,因此在Na₃Sc₂(PO₄)₃∶Tm³⁺,Dy³⁺荧光粉中存在Tm³⁺向Dy³⁺的能量传递。 利用Dexter和Reisfeld近似分析了能量转移机制,发现从Tm³⁺到Dy³⁺的能量传递临界距离为1.6 nm,能量传递过程是通过偶极-偶极相互作用进行的。 Na₃Sc₂(PO₄)₃∶0.06Tm³⁺,0.06Dy³⁺荧光粉具有较好的耐受热猝灭性能,在423、473和523 K时的发射强度分别为298 K时发射强度的97.6%、89.2%和78.6%。 随着Dy³⁺浓度的增加,Na₃Sc₂(PO₄)₃∶0.06Tm³⁺,yDy³⁺荧光粉的发光颜色由蓝色转变为白色,再由白色变黄色。 Na₃Sc₂(PO₄)₃∶Tm³⁺,Dy³⁺荧光粉作为一种可调色或单相白光荧光粉在发光二极管上具有潜在的应用前景。     

半柔性大分子链穿越微孔行为的研究

采用动态蒙特卡罗模拟方法,模拟半柔性大分子链在电场作用下穿越纳米孔道进入球腔的输运过程. 主要研究电场强度及半柔性大分子链的刚性强度对穿孔过程的影响.发现：平均穿孔时间τ随电场强度的增大而减小,τ与链的长度N满足标度关系τ~N^α,并且电场强度E和弯曲能b对标度指数有显著影响. 研究结果表明,当电场强度为中等时,刚性弱和刚性强的大分子的穿孔过程是完全不同的. 研究半柔性大分子链穿越微孔的行为,有助于更深入认识生物大分子在生命体内的输运过程.     

Improved Quantum Efficiency of Organic Light Emitting Diodes with Gradiently Doped Double Emitting Zone

We investigate electroluminescent characteristics of gradiently doped organic light-emitting diodes, which were gradiently doped in both the hole and the electron-transporting layer to form a double emitting zone. The device structure was ITO/(15nm) CuPc/(60nm) NPB:rubrene/(30nm) Alq3:rubrene/(20nm) Alq3/(0.5nm) LiF/Al. We observed that charge carriers were well trapped by the dopant molecules and the main emitting zone was localized at the NPB:rubrene side close to the interface of NPB:rubrene/Alq3:rubrene. The quantum efficiency (cd/A) was enhanced to 5.89cd/A at 6V. We attributed this improvement to the charge carriers trapping and the emitting of the double emitting zone.     

在“高聚物的结构与性能”课程中讲透高聚物的特点

通过对高分子链的柔性、聚合物独有的熵弹性、显著的粘弹性、特有的描述链段运动的WLF方程,可能实现的大尺寸取向和小尺寸解取向、银纹、单链凝聚态、折叠链片晶和伸直链晶体、分子量的多分散性、高分子溶液特性和高聚物熔体的弹性行为等的讨论,希望能突出“高聚物的结构与性能”课程中高聚物的特点。