論文摘要

論文名稱：量子點(diǎn)LED器件封裝結(jié)構(gòu)與機(jī)理研究

論文作者：華南理工大學(xué)/李家聲

指導(dǎo)教師：湯勇《研究領(lǐng)域：面熱、光及反應(yīng)功能結(jié)構(gòu)制造理論、先進(jìn)制造、微電子芯片散熱及其新能源/高效節(jié)能應(yīng)用。》

基于稀土熒光粉的傳統(tǒng)色轉(zhuǎn)換LED器件發(fā)射光譜較寬，色域限制在約90%NTSC以內(nèi)，顯示效果難以有進(jìn)一步的突破。采用量子點(diǎn)等新型發(fā)光材料制成的LED器件，通過(guò)色轉(zhuǎn)換過(guò)程可實(shí)現(xiàn)紅、藍(lán)及綠波段較窄的發(fā)射半波寬（＜20 nm），色域超過(guò)120%NTSC，被視為下一代最有潛力的顯示技術(shù)之一。目前，量子點(diǎn)LED器件仍缺乏有效的理論模型指導(dǎo)封裝設(shè)計(jì)，在色轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及其與芯片集成方面仍普遍沿用傳統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，難以與量子點(diǎn)光熱特性匹配，限制了器件發(fā)光效率與穩(wěn)定性的提升。

本文針對(duì)量子點(diǎn)LED器件封裝發(fā)光效率低與穩(wěn)定性差等亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)難題，圍繞器件建模、封裝設(shè)計(jì)理論、高效色轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)封裝協(xié)同制備、封裝結(jié)構(gòu)光熱耦合優(yōu)化等開(kāi)展研究。主要研究?jī)?nèi)容如下：（1）研究了量子點(diǎn)LED器件的建模理論，提出全光譜穩(wěn)態(tài)迭代光學(xué)模擬方法，突破了傳統(tǒng)LED雙特征波長(zhǎng)模擬方法無(wú)法考慮無(wú)窮迭代重吸收過(guò)程的局限,為量子點(diǎn)LED器件封裝設(shè)計(jì)與理論研究提供了可能；（2）基于上述模型研究了量子點(diǎn)LED器件的封裝光學(xué)機(jī)理，首次結(jié)合理論與實(shí)驗(yàn)揭示了重吸收效應(yīng)與團(tuán)聚誘導(dǎo)散射（AIS）效應(yīng)是導(dǎo)致封裝器件發(fā)光效率低下的重要因素，為量子點(diǎn)LED器件的設(shè)計(jì)與制造提供了關(guān)鍵的理論依據(jù)；（3）從上述封裝關(guān)鍵機(jī)理問(wèn)題切入，提出了界面納米粗化錐孔陣列、二維直方通孔陣列功能粒子復(fù)合結(jié)構(gòu)及封裝制造方法，揭示了量子點(diǎn)色轉(zhuǎn)換層界面與體內(nèi)跨尺度結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化出光機(jī)理，協(xié)同增強(qiáng)激發(fā)光入射與轉(zhuǎn)化光出射，獲得了超過(guò)200 lm/W@20 mA的流明效率（經(jīng)CNAS認(rèn)證機(jī)構(gòu)檢測(cè)），是現(xiàn)有報(bào)道最高效率紀(jì)錄量子點(diǎn)LED器件；（4）研究了量子點(diǎn)色轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)與芯片集成方式對(duì)器件光熱性能的影響，提出了芯片與量子點(diǎn)色轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)熱分離倒置封裝結(jié)構(gòu)，揭示了芯片/量子點(diǎn)反射式出光機(jī)理，協(xié)同提升了器件的發(fā)光效率與穩(wěn)定性，為量子點(diǎn)LED器件在功率級(jí)場(chǎng)合的實(shí)際應(yīng)用提供了可能。

論文名稱：聚醚醚酮熔融擠出增材制造的分子結(jié)晶與力學(xué)性能調(diào)控技術(shù)研究

論文作者：西安交通大學(xué)/楊春成

指導(dǎo)教師：李滌塵《研究領(lǐng)域：金屬、聚合物、陶瓷和復(fù)合材料增材制造新方法，及在葉片、電磁波吸收、定制化人體植入物等。》

聚醚醚酮（PEEK）是半結(jié)晶、熱塑性高分子聚合物材料，與增材制造技術(shù)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)PEEK個(gè)性化骨植入物的快速定制。由于臨床應(yīng)用的力學(xué)性能多樣化需求，要求實(shí)現(xiàn)PEEK制件的分區(qū)力學(xué)性能可控。本文基于高分子鏈聚集態(tài)變化的物相本質(zhì)，建立了旨在實(shí)現(xiàn)分子結(jié)晶與力學(xué)性能調(diào)控的材料-裝備-工藝-機(jī)理-應(yīng)用的增材制造技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)PEEK制件結(jié)晶與力學(xué)性能的分區(qū)可控快速制造。

本文設(shè)計(jì)并研制了面向PEEK材料半結(jié)晶和熱流變特性的熔融擠出增材制造裝備。基于PEEK材料特性，研制了風(fēng)冷式/水冷式一體化打印頭模塊和全局控溫結(jié)構(gòu)模塊和環(huán)境速冷結(jié)構(gòu)模塊，并開(kāi)發(fā)了增材制造集成裝備，為PEEK材料結(jié)晶與力學(xué)性能可控的熔融擠出增材制造工藝提供了裝備基礎(chǔ)。

研究了熔融擠出增材制造工藝的溫度條件對(duì)于PEEK制件結(jié)晶態(tài)和力學(xué)性能的影響關(guān)系。通過(guò)環(huán)境溫度、冷卻方式、打印溫度、打印路徑的改變可以控制PEEK材料結(jié)晶的溫度和時(shí)間，并研究了PEEK材料半結(jié)晶特性造成的結(jié)晶收縮、高取向結(jié)晶、界面結(jié)晶現(xiàn)象在不同打印溫度、環(huán)境溫度下對(duì)PEEK制件各向異性的影響，通過(guò)對(duì)界面高分子焊接和結(jié)晶的研究大幅改善了PEEK材料制件線間界面薄弱問(wèn)題。

研究了面向PEEK材料分區(qū)力學(xué)性能的局部結(jié)晶調(diào)控工藝和機(jī)理。通過(guò)不同區(qū)域局部熱環(huán)境的可控，實(shí)現(xiàn)全局控溫、局部調(diào)溫的局部結(jié)晶調(diào)控，建立了力學(xué)需求-結(jié)晶分布-工藝設(shè)計(jì)內(nèi)在關(guān)系的半經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)公式，實(shí)現(xiàn)了PEEK材料的結(jié)晶分區(qū)可控和性能按需構(gòu)建。

研究了熔融擠出PEEK材料制件的可控重結(jié)晶熱處理工藝與機(jī)理。不同熱處理溫度和熱處理時(shí)間會(huì)對(duì)重結(jié)晶程度和力學(xué)性能產(chǎn)生可控改變，建立了熱處理?xiàng)l件-重結(jié)晶度-力學(xué)性能的定量分析數(shù)學(xué)模型，并研究了其對(duì)于耦合力學(xué)性能的影響。

研究了面向臨床需求的熔融擠出增材制造PEEK骨植入物結(jié)晶和力學(xué)性能調(diào)控成形方法。基于不同部位骨骼替代植入的實(shí)際臨床案例，建立了針對(duì)不同部位PEEK骨植入物的不同結(jié)晶和力學(xué)性能控制技術(shù)和制造方案。