01中國：非鉛金屬鹵化物暖白光LED
近年來，可溶液法制備的金屬鹵化物鈣鈦礦在顯示、照明和能源領域展現出很大的應用潛力。目前單色鉛基鈣鈦礦發光二極管（LED）的效率已經接近商業化的有機發光二極管（OLED），但是鉛的毒性問題限制了其商業化應用，并且高效白光鈣鈦礦LED仍是亟待解決的難題。
通常可以利用非鉛雙鈣鈦礦或銅基鹵化物的寬帶發射來獲得白光，然而目前報道的材料均難以同時實現高熒光發光效率和高電學性能，導致LED器件的發光效率和亮度都很低。
針對這一世界性難題，西北工業大學黃維院士和南京工業大學王建浦教授、王娜娜教授團隊通過在銅基鹵化物前驅體溶液中引入非離子表面活性劑，首次實現了高效、高亮度非鉛暖白光金屬鹵化物LED，為鈣鈦礦發光二極管的商業化進程奠定了基礎。
這一重要研究成果于近日刊登在學術期刊《自然·通訊》上，博士生陳紅、朱琳博士、薛晨博士為該論文共同第一作者。此工作拓展了非鉛金屬鹵化物材料體系，對實現高性能非鉛金屬鹵化物光電器件具有重要意義。
02美國：尺寸小于10微米的紅光Micro LED芯片
據外媒報道，美國加州大學圣塔芭芭拉分校（University of California, Santa Barbara，UCSB）宣稱已首次展示了尺寸小于10微米的InGaN基紅光Micro LED芯片，并通過晶圓上量測得出外量子效率（EQE）為0.2%。
提升外量子效率仍重道遠
此前，具備InGaN基紅光Micro LED芯片規模化量產能力的法國半導體材料商Soitec，在2020年發布了50微米的InGaN基紅光Micro LED器件，不過，UCSB團隊的發言人Shubhra Pasayat指出，Soitec并沒有公布外量子效率的數據。
Pasayat表示，小于10微米的Micro LED對于Micro LED產業可行性商業化來說至關重要。同時，除了尺寸小之外，Micro LED芯片的外量子效率必須至少為2-5%，才能夠滿足Micro LED顯示器的要求。
不過，本次UCSB展示的InGaN基紅光Micro LED芯片外量子效率僅為0.2%。對此，Pasayat坦言，雖然目前團隊的研究結果還遠達不到目標，但是相關研究工作已進入初步階段，并且可以預期未來將有實質性的進展。
UCSB團隊的下一個目標就是提高紅光Micro LED芯片的外量子效率，目前正在計劃提升材料的質量，改善生產步驟。
InGaN材料應用前景可期
另值得注意的是，UCSB團隊研究的是InGaN基紅光Micro LED，而非AlGaInP基紅光Micro LED，主要是因為后者的效率通常會隨著尺寸的縮小而降低等問題。Pasayat透露，到目前為止，AlGaInP基紅光Micro LED芯片最小尺寸為20微米，而外量子效率未知。
據了解，目前的紅光LED多由AlGaInP材料制成，在正常芯片尺寸下，其效率高達60%以上。然而，當芯片尺寸縮小到微米量級時，效率會急劇降低至1%以下。
此外，在巨量轉移制程上，AlGaInP材料的劣勢也顯而易見。
巨量轉移要求材料具有良好的機械強度，以避免在芯片抓取和放置過程中出現開裂，而AlGaInP材料較差的力學性能會給巨量轉移增加新的難題。
相比之下，InGaN薄膜擁有寬帶隙可調等優點，在可見光領域內擁有廣闊的應用前景，并且Micro LED全彩顯示是其中最有潛力的應用之一。
據悉，InGaN材料具有較好機械穩定性和較短空穴擴散長度，且與InGaN基綠光、藍光Micro LED兼容，因此是紅光Micro LED的較佳選擇。
值得注意的是，江風益院士團隊去年公布了高光效InGaN基橙-紅光LED的研究突破，該研究結果也證明了InGaN材料在制作顯示應用的紅光像素芯片上將有巨大潛力。
另外，UCSB曾與首爾偉傲世針對尺寸小于5微米Micro LED外量子效率變化趨勢展開研究，基于研究結果，他們認為InGaN基紅光Micro LED有望幫助制造更小尺寸的全彩化Micro LED顯示器。
同時，雙方期望通過提高亮度和可靠性等因素，促使更小尺寸的InGaN基Micro LED應用于智能手機、AR眼鏡及4K電視等高端顯示領域。
03日本：改善OLED屏幕藍光發射率和壽命
近期，日本九州大學(Kyushu University)研究團隊宣布，采用一種新的發射體分子組合，能產生一種高效率的純藍色光線發射，并在一定時間內保持亮度，克服過往OLED顯示屏幕缺乏高效能藍光的挑戰。
圖片來源：日本九州大學
目前OLED顯示屏幕在藍光光源方面遇到了挑戰，雖然有高性能的紅色和綠色有機發光二極管，但缺乏性能相似的藍色光源。研究人員表示，雖然目前紅色和綠色OLED的選擇越來越多，但仍缺乏能發射高效藍光的元件。藍光元件在效能、色彩純度、成本和壽命等條件經常都要權衡、取舍。
研究人員補充，雖然目前市面上有基于熒光(Fluorescence)的藍光發射器雖然較穩定，并已用于商業用的顯示器，但最高效率(Maximum Efficiency)低；而另一種磷光發射器(Phosphorescent Emitters)雖然可以100%實現理想中的量子效率(Quantum Efficiency)，但是壽命較短，且必須使用銥(iridium)或鉑(platinum)等昂貴的金屬材料。
九州大學有機光子學和電子學研究中心(OPERA)的研究團隊開發了基于熱活化延遲熒光(Thermally Activated Delayed Fluorescence, TDAF)的發光分子，這種分子可以在沒有金屬原子的情況下實現同等的發光效率，且會表現出更廣泛顏色的發射能力。
研究人員使用了一種被稱為超熒光的雙分子方法，簡而言之就是分子迅速將不發光的三重態轉換為單線態，并將能量轉移到名為ν-DABNA的分子上進行純藍色發射。研究人員指出，與大多數發射器相比，ν-DABNA可以吸收的波長非常接近其發射的顏色。這種獨特的性質使其能夠從排放的中介中吸收大部分能量，并且仍然發出純藍色，進一步改善了顏色純度和壽命。
研究人員估計，在更溫和的強度下，該設備可以保持50%的亮度超10,000小時；雖然這時間對于實際應用而言仍有些短暫，但若是嚴格控制制造環境將有機會實現更長的使用壽命。希望不久之后，這個藍色OLED能取代現有的藍光發射器，以滿足超高解析度顯示屏幕需求。
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2020-06-01