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、知识产权为北京理工大学单独持有；
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）合作意向方联系北理工技术转移中心；
（2）北理工技术转移中心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。
北京理工大学技术转移中心
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