摘要：无载流子注入型发光二极管(简称无注入型LED)因其简单的器件结构有望应用于Micro-LED、纳米像元发光显示等新型微显示技术.由于没有外部载流子注入,无注入型LED的内部载流子输运行为无法直接用传统的PN结理论进行描述.因此,建立无注入型LED的载流子输运模型对于理解其工作机理和提高器件性能具有重要意义.本文根据无注入型LED的器件结构,结合PN结理论建立无注入型LED的载流子输运数学模型.基于该数学模型解释器件的工作原理,获得器件的载流子输运特性,揭示感应电荷区长度、内部PN结压降与外加驱动电压频率的关系.根据建立的数学模型提出了针对无注入型LED器件设计的建议:1)减小感应电荷区掺杂浓度,可有效提高内部LED的压降;2)利用PN结的隧穿效应,可有效提高器件内部LED的压降;3)使用正负方波驱动可以获得比正弦驱动更大的内部LED压降.本文有关无注入型LED的载流子输运模型的研究有望为改善无注入型LED器件结构、优化工作模式提供理论指导.

摘要：发展高效、绿色且节能的物质分离与纯化技术具有重要意义,气体分离更是在工业、能源、医疗及科技等领域有着广泛的应用.传统的聚合物膜在实现高效气体分离方面还面临许多挑战,新型分离膜材料的开发是当前研究热点和难点.金属-有机框架(Metal-OrganicFrameworks,MOFs)材料作为一种新兴多孔配位聚合物,由于其具有独特可设计的拓扑结构以及可调节的功能而受到科学家们的广泛关注.为了克服粉体或块体MOFs很难被高效用于气体分离的难题,开发可用于分离的MOFs膜材料是一项具有重要意义且具有挑战性的任务.HKUST-1作为一种代表性的MOFs材料,由于其结构稳定且原料经济并具有多级孔径的结构,常被用作制备成膜材料用于气体分离的研究和实际应用.总结了近十年HKUST-1膜的制备方法及其气体分离性能的研究进展,并对这个方向的研究提出了自己的看法和展望.

摘要：针对目前集成成像3D显示系统存在视场角范围小以及重构图像分辨率低的问题,设计一种适用于曲面集成成像3D显示且具有不同数值孔径的柔性微透镜阵列结构,并成功搭建基于曲面屏的集成成像3D显示系统。采用Trace Pro光学仿真软件建立曲面集成成像3D显示系统模型,研究微透镜的数值孔径对曲面集成成像3D显示系统重构性能的影响规律。结果表明:当微透镜尺寸和厚度一定时,数值孔径越大,重构图像的质量越好,且视场角越大;当柔性微透镜阵列的数值孔径为0.376时,重构图像具有较高的分辨率,当视场角达到60°时,重构图像依然清晰。为了验证仿真,制备具有不同数值孔径的柔性微透镜阵列并搭建曲面集成成像系统样机,得到的实验结果与仿真结果基本一致。

摘要：纳米LED有望应用于超高分辨率微型显示器件,减小纳米LED的出光角度对于降低相邻像素的光串扰具有重要意义。为了获得较小出光角度的氮化镓基纳米LED,本文采用有限元方法,研究了纳米LED形状、量子阱中氮化镓厚度,以及包裹电介质层对其远场辐射强度和出光角度的影响。仿真结果显示,柱形纳米LED结构可以实现约57°的垂直出光角度;通过调整量子阱中氮化镓的厚度为3 nm,在不影响远场强度的情况下可以进一步将垂直出光角度降低至52°。此外,在纳米LED外围包裹折射率为1.5、宽度为200~300 nm的电介质层,可以有效抑制纳米柱侧面出光,使远场强度提升40%。本研究为氮化镓基纳米LED的设计和优化提供了仿真实验支持,有望推动基于纳米LED的超高分辨率显示技术的发展。

摘要：增强现实(AR)近眼显示光学引擎是新型显示光学设计领域的研究热点之一,它将虚拟图像投射到现实物理环境中进行显示,在空间上增强、融合和补充了物理世界。AR近眼显示光学引擎在光学系统集成化和微型化方面有较高要求,眼镜形态的AR近眼显示光学设备是未来必然发展趋势。光学超表面是一种由亚波长单元结构在二维平面上周期排布而成的人工结构阵列,通过单元结构和电磁波的相互作用实现对光场中振幅、相位和偏振的任意调控,同时具有体积小、效率高、结构紧凑等特点,在近眼显示应用中具有很大潜力。文中在AR光学引擎设计中引入一种传输相位型超表面光波导耦出结构,该超表面单元引入了突变相位,通过对超表面的等相位面调控改变光经过波导耦出的角度,使出射光效率最高达到77%,并实现20°视场角,为AR光波导结构设计提供一种可行方案,有望为下一代人机交互显示平台提供解决方案。

摘要：微型发光二极管(Micro-LED)显示芯片尺寸减小带来了侧壁效应,导致其正向光提取效率(LEE)降低,实现高光效Micro-LED的显示芯片结构仍有待深入研究。从仿真角度出发,基于有限差分时域法探索高光效GaN基Micro-LED的优化模型。首先,构建垂直侧壁GaN基Micro-LED初始叠层结构,定量分析侧壁效应对LEE的影响。然后,探索Micro-LED多量子阱有源层位置变化对出光效果的影响,分析不同侧壁倾角条件下的Micro-LED结构模型,讨论底部反射材料对LEE的影响,获得初步优化的GaN基Micro-LED模型参数。最后,通过设计顶部透射光栅进一步提升LEE,并探讨光栅周期、光栅高度和占空比对LEE的影响。结果表明,优化后的GaN基Micro-LED的整体LEE较初始结构提升了2.42倍。

摘要：荧光微晶玻璃是一类由晶相和非晶相构成的光功能复合材料。低温共烧法为该类复合材料的有序-无序结构调控提供了有效的技术途径,使得"自下而上"的"按需设计"成为可能。本文概述了低温共烧法制备荧光微晶玻璃的材料体系;重点介绍了结构调控、构效关系研究、性能优化方法的最新进展;列举了在先进光电器件中的最新应用情况;并探讨了未来可能的发展方向,包括新型材料体系研发、界面化学键合作用和离子扩散微观机理、光学模拟和仿真技术、新应用探索等。

摘要：针对传统图形化工艺复杂且图形未经精细设计,导致电场分布不均匀的问题,通过ANSYS Maxwell 16.0仿真软件研究电子运动轨迹规律,提出图形化发射体阵列有效发射尺寸和最佳阵列间距阴极结构的新思路,改善场发射性能。仿真结果表明,当阵列间距为200μm时,图形化阵列中心区域的电场分布平坦,阵列四周突变上升。这是由于阵列边缘部分相比于阵列中心区域部分更表现出针尖的特性,当阵列间距越小时,单元阵列之间的边缘区域场强叠加,出现场强叠加区。当阵列间距逐渐增大时,场强边缘叠加效应削弱,同时电场屏蔽效应也削弱。因此,阵列边长越大,为400μm时,阴极表面场强趋于平坦,场强边缘叠加效应和电场屏蔽效应达到平衡。而阵列间距增大到600μm时,会导致单元阵列平面中心位置相对较远,单元阵列场发射相对独立,电子发射出现空档区域。因此,阵列间距选取适中数值时,阵列边缘场强叠加效应削弱,四周电场也不会出现盲区,电场基本达到均匀分布。根据仿真结果,通过喷墨打印图形化种子层实现图案化发射体阵列精准定位,再水热生长ZnO纳米棒阴极阵列。场致发射实验结果表明,随着间距的增加,开启场强E_(on)从200μm时的2.95 V/μm降低到400μm时的0.57 V/μm,并进一步变为600μm时的2.26 V/μm;而场增强因子β随阵列间距从200μm增加到600μm,先增大后减小。这与仿真结果吻合,即在ZnO阴极阵列有效发射尺寸为200μm情况下,当阵列间距为400μm时,场发射性能最优,其开启场强为0.57 V/μm,场发射增强因子为32179。通过调控图形化阵列电子发射轨迹,从而减小场叠加和场屏蔽效应可以改善场发射性能。结合图形化设计和喷墨打印的高效性,有望实现高性能场致发射电子源。

摘要：微米级间距发光二极管(Micro-LED)在材料、器件、工艺和应用场景方面具有诸多独特优势,随着未来显示器件向发光、开关、传感等多功能集成的方向发展,Micro-LED往往需要小电流密度驱动,驱动模式面临着巨大的挑战。为了实现小电流输入对LED发光器件的调控,基于相同的GaN材料和工艺平台,提出一种集发光和调控为一体的新型多功能集成发光三极管(LET)器件。该器件为双极型晶体管和发光二极管的垂直集成结构,通过改变基区电压控制电子运动到发光有源区的数量进而调控器件的发光效果;通过双极型晶体管(BJT)的电流增益效果实现了相同光效的输入电流从毫安级别降到了微安级别,并在一定电压范围内实现了高度线性调控。该LET器件可通过小功率信号进行控制和驱动,有望成为高密度、高集成度智能显示的一种变革性技术。

摘要：发光材料在照明和显示等领域应用广阔,寻求环境兼容、低成本和高效率的发光新材料意义深远。磷光锰(Ⅱ)配合物以其出色的发光效率、低成本和低毒性而备受关注。锰(Ⅱ)配合物的磷光发射产生于自旋禁阻的d-d跃迁,其发光特性主要取决于配体场的类型与强度。锰(Ⅱ)配位场对外界刺激相当敏感,易于发生变化,并直接影响其光物理性质,由此可实现发光颜色的可逆转换与调控。结合本课题组对磷光锰(Ⅱ)配合物的设计及其光致发光和电致发光性能的研究工作,本文综述了近年来卤化锰(Ⅱ)配合物发光材料和各种具有刺激响应发光变色效应的锰(Ⅱ)配合物及其在电致发光器件中的应用研究进展,并展望其发展前景及面临的挑战。