全球照明新材料分析 2022照明材料行業(yè)發(fā)展?jié)摿Ψ治?

• 2021年12月23日 ZouJunRong來源：中國照明網(wǎng) 415 20
• 繁體

近年來，憑借著全球科研人員孜孜不倦的努力，多個與照明產(chǎn)品性能升級息息相關(guān)的新材料悉數(shù)面世，為照明用戶不斷締造著源源不斷的科技與生活價值。

照明產(chǎn)品要展現(xiàn)卓越的性能，離不開其優(yōu)良的“基因”。作為照明產(chǎn)品“基因序列”的重要組成部分，材料的功能性特點十分重要。近年來，憑借著全球科研人員孜孜不倦的努力，多個與照明產(chǎn)品性能升級息息相關(guān)的新材料悉數(shù)面世，為照明用戶不斷締造著源源不斷的科技與生活價值。

據(jù)中研產(chǎn)業(yè)研究院公布《2022-2026年中國照明材料行業(yè)競爭格局及發(fā)展趨勢預(yù)測報告》顯示

全球照明新材料分析 2022照明材料行業(yè)發(fā)展?jié)摿Ψ治?/u>

二氧化硅陣列圖案化藍寶石

據(jù)全球多國科研人員組成的國際研究團隊通過相關(guān)實驗發(fā)現(xiàn)，具有二氧化硅陣列的圖案化藍寶石(patterned sapphire with silica array，PSSA)是一種新型襯底，采用此襯底可大幅提高銦氮化鎵、鋁氮化鎵(InGaN/AlGaN)UV LED的效率。

對于在傳統(tǒng)PSS上生長基于AlGaN的UV LED，實驗結(jié)果表明AI吸附原子的較大粘附系數(shù)會引起AlGaN在藍寶石圖案側(cè)壁上的取向錯誤生長。結(jié)果還表明AlGaN與藍寶石之間的有限折射率對比阻礙了藍寶石圖案的光輸出耦合能力。鑒于此，最先進的UV LED仍然存在結(jié)晶質(zhì)量差及光提取效率低等問題。

實驗中，研究人員成功采用PSSA(即用二氧化硅陣列取代了藍寶石圖案)提升了結(jié)晶質(zhì)量以及光提取效率，同時發(fā)現(xiàn)，得益于其具有更好的垂直生長模式并減少了聚結(jié)邊界上的錯配，PSSA降低了AlGaN外延層的螺紋位錯密度。由于圖案化二氧化硅陣列具有更高的折射率，在將光重定向到頂層和底層逃逸錐面這一點上，PSSA能夠比PSS更好地起到反射和折射的作用。

基于鎢的三維光子晶體

美國倫斯勒理工學(xué)院的物理學(xué)家Shawn-Yu Lin通過系列研究發(fā)現(xiàn)一種名為基于鎢的三維光子晶體(結(jié)構(gòu)與金剛石晶體類似)的新材料，它受熱的發(fā)光強度似乎超越了黑體輻射極限。

Shawn-Yu Lin發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加熱至600K時，該新材料發(fā)光強度是黑體基準(zhǔn)的8倍，材料結(jié)構(gòu)顯示出約1.7μm的輻射峰值。與此同時，新材料能發(fā)出類似由激光或發(fā)光二極管(LED)產(chǎn)生的同調(diào)光，但并不需要復(fù)雜昂貴的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

調(diào)研顯示，該新型材料產(chǎn)生熱量的一種新方法，雖然理論無法完全解釋這種現(xiàn)象，但科學(xué)家假設(shè)光子晶體各層之間的偏移允許光從晶體內(nèi)部空間射出，發(fā)出的光在晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)來回反彈從而改變了光的性能，行為幾乎就像人造雷射材料。鑒于該材料這樣的特性，其可用于能量收集、軍事用紅外物體追蹤識別、大氣化學(xué)光譜學(xué)研究、激光等領(lǐng)域。

藍光鹵化物鈣鈦礦晶體

美國加州大學(xué)伯克利分的科學(xué)家使用一種新型鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體材料制造出藍光LED，克服了將這些廉價且易于制造的材料應(yīng)用到電子器件中所面臨的主要障礙。

該高?？茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，鹵化物鈣鈦礦的不穩(wěn)定性是由鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的獨特性質(zhì)所致，此結(jié)構(gòu)是由金屬和鹵原子組成。當(dāng)這些元素在溶液中混合一起然后干燥時，原子就會組成一個晶體。加州大學(xué)伯克利分校及伯克利實驗室的化學(xué)家使用一種新技術(shù)以及銫、鉛和溴等成分制造出發(fā)射藍光的鈣鈦礦晶體。

同時，該團隊還發(fā)現(xiàn)這些晶體發(fā)射的光依賴于原子的排列及原子之間的距離，顏色隨溫度而變化。當(dāng)溫度為300開爾文時，一個在發(fā)射藍光(波長450納米)的鈣鈦礦晶體可突然在450開爾文時發(fā)射藍綠光。根據(jù)該新型材料顏色隨著溫度變化的特點，其可以在不同的照明環(huán)境中得到多樣化應(yīng)用。

碘化亞銅半導(dǎo)體

韓國科技研究院KIST宣布研究院研發(fā)團隊使用由銅和碘成功合成碘化亞銅(CuI)化合物，并稱其能夠成為替代氮化鎵生產(chǎn)藍光LED的新型材料。研究團隊發(fā)現(xiàn)，碘化亞銅半導(dǎo)體發(fā)射出的藍光亮度是氮化鎵半導(dǎo)體的10倍以上。同時，碘化亞銅半導(dǎo)體在效率與設(shè)備長期穩(wěn)定性方面的表現(xiàn)也更好。

KIST研究者開發(fā)出的碘化亞銅可在低成本的硅襯底上生長，且缺陷率低，因此碘化亞銅在使用目前已商用化的大尺寸硅襯底(300mm)上具備優(yōu)勢。同時，碘化亞銅薄膜的生長溫度與硅基工藝中使用的溫度相似，即低于300攝氏度。因此，可在不犧牲其性能的條件下沉積碘化亞銅薄膜，鑒于此，它能夠應(yīng)用到低成本、簡單的硅半導(dǎo)體工藝中。

藍寶石襯底AlN膜

中國武漢大學(xué)研究人員在藍寶石上制作高質(zhì)量的AlN膜，以提升UVC LED產(chǎn)品的發(fā)光強度，增加消毒能力。

為突破基板上實現(xiàn)高質(zhì)量AlN薄膜的挑戰(zhàn)，研究人員特意設(shè)計了一種生長改性工藝，將降低了生長過程中破裂和降低了冷卻后壓縮應(yīng)力的空隙引入AlN膜中以進行位錯過濾和應(yīng)力消除，在平坦的藍寶石襯底上生產(chǎn)了幾乎無應(yīng)力的AlN膜。通過該策略，使得基于AlGaN的UVC LED的商業(yè)化具有廣闊的前景。

100nm藍寶石納米薄膜

韓國首爾國立大學(xué)(SNU)的研究團隊成功在100nm的藍寶石納米薄膜上生長出Micro LED陣列。相比在平面基板上生長的氮化鎵基Micro LED，在藍寶石納米薄膜上生長Micro LED的新方法將Micro LED的位錯密度降低了59.6%，內(nèi)量子效率(IQE)提高了44%。此外，由此方法生長出的Micro LED的光致發(fā)光能力是前者的3.3倍，同時還可以通過機械力破壞藍寶石納米薄膜，可輕易將Micro LED與基板分離并轉(zhuǎn)移至顯示驅(qū)動背板上，簡化了制程，降低了成本。此技術(shù)的突破，克服了現(xiàn)階段Micro LED制造工藝的局限，將加快Micro LED顯示技術(shù)的商業(yè)化進程。

寬譜帶白光發(fā)射非鉛鈣鈦礦膠體納米晶

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所復(fù)雜分子體系反應(yīng)動力學(xué)研究組研究員韓克利團隊通過對非鉛鈣鈦礦膠體納米晶的自陷態(tài)激子進行調(diào)控，實現(xiàn)寬譜帶白光發(fā)射，并有效提高發(fā)光量子產(chǎn)率。

為進一步研究帶隙類型對自陷態(tài)激子發(fā)光的影響，該團隊深入研究了兩種不同帶隙類型的非鉛鈣鈦礦納米晶Cs2AgBiCl6(間接帶隙)和Cs2AgIn0.9Bi0.1Cl6(直接帶隙)的自陷態(tài)激子動力學(xué)。研究結(jié)果表明，在間接帶隙納米晶中，光子的吸收與載流子的復(fù)合過程伴隨著強烈的電子—聲子耦合效應(yīng)，自陷態(tài)激子主要以非輻射躍遷的方式復(fù)合，室溫下幾乎不發(fā)射熒光;在直接帶隙鈣鈦礦中，電子—聲子耦合強度相對適中，自陷態(tài)激子主要通過輻射躍遷發(fā)生復(fù)合，因此直接帶隙納米晶表現(xiàn)出明亮的寬譜帶白光發(fā)射。

可伸縮自愈電子材料

新加坡國立大學(xué)的一組研究人員研發(fā)了一種稱為可自愈、低場照明光電可伸縮(HELIOS，即Healable, Low-field Illuminating Optoelectronic Stretchable)設(shè)備的介電常數(shù)很高且具有自愈特性的材料，降低了可伸縮光電材料的電子工作條件。

HELIOS是一種透明、有彈性的橡膠片，由獨特的氟橡膠和表面活性劑混合制成。其介電常數(shù)高使其能夠在較低的電壓條件下存儲更多的電子電荷，在用于發(fā)光電容器設(shè)備時就具有更高的亮度。與現(xiàn)有的可伸縮發(fā)光電容器不同，HELIOS能夠讓設(shè)備在比此前低4倍的電壓條件下啟動，亮度卻高出20倍。而且，在2.5 V/m的條件下，光線強度達1460 cd/m2，可與如今手機屏幕的亮度媲美，是迄今為止可拉伸發(fā)光電容器所能達到的最高亮度。

此外，HELIOS還具備抗撕裂和抗刺穿的特性，該材料分子之間的可逆鍵能夠被打破和改變，因而使其能夠在環(huán)境條件下自愈，能用于制造持久耐用的無線顯示屏，且可防損壞;還可用作自動駕駛軟機器人的照明電子皮膚，用于智能室內(nèi)農(nóng)場、執(zhí)行太空任務(wù)或部署在災(zāi)區(qū)。其低功耗、自我修復(fù)照明皮膚更能夠為機器人提供安全照明，讓其可以在黑暗中工作，并且工作時間得到延長。

有機熱活化延遲熒光發(fā)光材料

中國蘇州大學(xué)功能納米與軟物質(zhì)研究院廖良生教授、蔣佐權(quán)教授基于新的發(fā)光分子構(gòu)建方式，設(shè)計合成應(yīng)用于顯示技術(shù)與照明科技的新型高效的有機熱活化延遲發(fā)光(TADF)材料。該新型材料將為有機發(fā)光材料中的空間電子相互作用開辟了新途徑，并為設(shè)計高效發(fā)光的TADF材料分子提供新的思路。

大功率LED白光稀土材料

中國內(nèi)蒙古包頭稀土研究院新材料研發(fā)團隊以稀土為原料，以壓延法成功制備熒光玻璃，并為熒光體制備出大功率白光LED樣燈，開辟了該項技術(shù)的國內(nèi)先河。該新型材料能在吸收太陽光和燈光的能量之后，將部分能量儲存起來，然后緩慢地把儲存的能量以可見光的形式釋放出來，在光源撤除后仍能長時間地發(fā)出可見光，且還具有耐高溫、耐摩擦、高強度、耐刻劃、阻燃、高化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)良特性，是理想的節(jié)能環(huán)保長壽命光學(xué)材料。

隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，該新型材料未來在LED照明領(lǐng)域，無論是在經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)中將發(fā)揮巨大的潛力。

未來行業(yè)市場投資前景如何?想要了解更多行業(yè)詳情分析，可以點擊查看中研普華研究報告《2022-2026年中國照明材料行業(yè)競爭格局及發(fā)展趨勢預(yù)測報告》。報告對行業(yè)相關(guān)各種因素進行具體調(diào)查、研究、分析，洞察行業(yè)今后的發(fā)展方向、行業(yè)競爭格局的演變趨勢以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、市場規(guī)模、潛在問題與行業(yè)發(fā)展的癥結(jié)所在，評估行業(yè)投資價值、效果效益程度，提出建設(shè)性意見建議，為行業(yè)投資決策者和企業(yè)經(jīng)營者提供參考依據(jù)。

更多報告推薦

2022-2027年納米材料市場投資前景分析及供需格局研究預(yù)測報告