折射率渐变微纳米复合多层结构的可控制备及在高效率GaN基LED中的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51602168
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    尹正茂
  • 依托单位：
    青岛科技大学
  • 学科分类：
    E0205.无机非金属基复合材料
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Light-emitting diode (LED) as a new generation light source with green and energy-saving advantages, has been widely used in displays, lighting and other fields. However, due to the low light extraction，the practical light emitting efficiency of LED is much lower than its theoretical efficiency. We first propose to use a micro/nano composite multilayer structure with a graduated refractive index low to increase light extraction efficiency of gallium nitride (GaN) based LED. Light can be efficiently extracted layer by layer through refractive index gradient effect and light scattering effect of micro/nano structures. The study was focused on simulation and preparation. This project focuses on the simulation and preparation of graduated refractive index micro/nano composite multilayer structure. The number of layers, combination mode of layers, the structures and morphologies of micro/nano materials will be adjusted to maximize the light extraction efficiency of LED. This study aims to understand the lows of refractive index gradient effect, multilayer light scattering and light absorption, to explore the light propagation process and development mechanism in optical multi-interfaces system, to study the influence on the LED photoelectric properties by graduated refractive index micro/nano composite multilayer structure.This research is expected to establish a mode of light gradient extraction layer by layer, to maximize the light extraction efficiency of LED, to develop a simple and low-cost novel technology solution for high efficient LED.
发光二极管（LED）作为新一代绿色、节能光源，已经被广泛应用于显示、照明等领域。 目前，常用 LED 光提取效率低，实际发光效率和理论效率有很大差距，提升LED的光提取效率具有重要的节能环保意义和经济效益。本研究提出利用折射率由高到低渐变的微纳米复合多层结构提高GaN基LED光提取效率的方法，结合折射率渐变和微纳光散射作用，多层逐级高效率地提取LED的发射光。重点研究折射率渐变微纳米复合多层结构的模拟仿真和制备调控，通过调节层数、层组合方式以及各层微纳材料的结构和形貌等参数，高效地提高LED的光提取效率；深入研究微纳米复合多层结构的折射率渐变、多层光散射以及光吸收规律，探索多光学界面体系中光子的传输过程和调控机制，研究微纳复合多层结构对LED光电性能的影响。本研究能为微纳界面调控和光电子等领域提供新思路和方法。

结项摘要

半导体蓝光LED自身材料GaN的折射率（~2.5）远高于空气折射率（~1.0），全内反射损耗非常高，导致LED光提取效率低。本项目在LED外延片上制备了单层TiO2微米簇、TiO2/ITO双层复合结构、TiO2/ITO复合结构+粗化衬底、六方和四方周期TiO2/ITO/硅烷复合结构+粗化衬底结构，构筑了从单一结构到四级复合结构，能有效地提高LED的光提取效率。通过PL荧光和光功率测试研究了多级微纳复合结构对LED光提取作用的叠加增强作用，六方周期TiO2/ITO复合结构+粗化衬底结构LED在350 mA额定电流下光功率比空白LED光功率提高225.3%，达到传统PSS衬底LED芯片光功率和光效率；结合超低温PL和变激发功率研究测量了LED的绝对内量子效率，计算得到六方和四方周期TiO2/ITO/硅烷复合结构+粗化衬底结构LED的绝对光提取效率。通过近场光学研究，发现了TiO2/ITO双层复合结构形成环形强光区域，阐明了多层结构的折射率渐变逐级光提取和微纳结构光散射增强LED光提取作用。同时研究制备了几种新型碳量子点，并以其作为荧光转换材料结合本项目制备的高效率蓝光LED，制备了几种碳量子点基白光LED。本研究为高效率光电器件的应用研究提供了一种有效解决方案。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Synthesis of sulfur-rich MoS2 nanoflowers for enhanced hydrogen evolution reaction performance
合成富硫MoS2纳米花以增强析氢反应性能
  • DOI：
    10.1016/j.electacta.2018.06.135
  • 发表时间：
    2018-09-01
  • 期刊：
    ELECTROCHIMICA ACTA
  • 影响因子：
    6.6
  • 作者：
    Li, Zhongcheng;Ma, Jiaojiao;Wang, Debao
  • 通讯作者：
    Wang, Debao
Green light-emitting diodes with high efficiency organosilane-functionalized carbon dots
具有高效有机硅烷功能化碳点的绿色发光二极管
  • DOI：
    10.1080/10584587.2017.1352340
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Integrated Ferroelectrics
  • 影响因子：
    0.7
  • 作者：
    Wang Kai;Yin Zhengmao;Du Fanglin
  • 通讯作者：
    Du Fanglin
石墨相氮化碳的制备与光催化性能
  • DOI：
    10.16351/j.1672-6987.2019.02.005
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    青岛科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李龙飞;姜代旬;潘凤丹;刘廓;杜芳林;曲晓飞;尹正茂
  • 通讯作者：
    尹正茂
Two-photon saturable absorption properties and laser Q-switch application of carbon quantum dots
碳量子点的双光子可饱和吸收特性及激光调Q应用
  • DOI：
    10.1364/ol.42.003972
  • 发表时间：
    2017-10-01
  • 期刊：
    OPTICS LETTERS
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Liu, Shande;Wang, Qiangguo;He, Jingliang
  • 通讯作者：
    He, Jingliang
White Light-Emitting Diodes Based on Individual Polymerized Carbon Nanodots
基于单个聚合碳纳米点的白色发光二极管
  • DOI：
    10.1038/s41598-017-12083-2
  • 发表时间：
    2017-09-22
  • 期刊：
    SCIENTIFIC REPORTS
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Xie, Zheng;Yin, Zhengmao;Xu, Xiangang
  • 通讯作者：
    Xu, Xiangang

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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