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2022年是光伏元年，鈣鈦礦作為非常有潛力的光伏材料，也在繼續(xù)收獲著各大資本的關注熱度。本期卓立漢光《視點前沿》欄目組邀請到來自浙江大學材料科學與工程學院，一直從事氧化鋅、鹵化物鈣鈦礦等半導體發(fā)光材料與器件研究的何海平教授，做客我們的直播間，為大家分享鈣鈦礦在明星材料光環(huán)下的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢。
浙江大學何海平老師（左）與北京卓立漢光北京卓立漢光儀器有限公司副總經(jīng)理董磊（右）
致力于半導體光電研究的院士課題組
何海平教授來自浙江大學材料科學與工程學院葉志鎮(zhèn)院士課題組，葉院士課題組主要從事半導體光電薄膜的研究。何海平老師的研究方向則為從事氧化鋅、鈣鈦礦這些半導體的發(fā)光材料器件，主要致力于把科研成果轉(zhuǎn)化成實用型的產(chǎn)品，從實驗室走向應用終端。
以應用為導向，鈣鈦礦可持續(xù)收獲資本及研究熱度
鈣鈦礦作為近年來迅速發(fā)展的新型半導體光電材料，已經(jīng)在科研界火了很長一段時間，是什么原因讓它可以保持如此高的關注度呢？何海平老師從2013年進入鈣鈦礦領域，至今已有近十年的有科研經(jīng)驗。他認為，鈣鈦礦是從光伏開始熱門起來的，而今年是鈣鈦礦的光伏元年，各大資本對鈣鈦礦特別關注，鈣鈦礦也非常有希望走向產(chǎn)品化。何老師主要從事鈣鈦礦發(fā)光的研究，鈣鈦礦作為LED顯示材料，其發(fā)光效率也在短短的幾年內(nèi)突飛猛進，達到90%以上，壽命也有很大的提升。所以何老師還是比較看好鈣鈦礦良好的應用前景，他認為鈣鈦礦在科研界熱度應該還能繼續(xù)維持。目前的瓶頸*主要的還是穩(wěn)定性問題，因為鈣鈦礦本身在環(huán)境中，比如光照和電場下具有不穩(wěn)定性，所以近年有大量研究工作在如何改善穩(wěn)定性能上，目前已經(jīng)有了一些解決方案。在發(fā)光性能方面也有很好的進展，從*開始的器件只能點亮幾秒鐘。幾分鐘，到現(xiàn)在的幾百甚至超過一萬小時。談到實際應用，何老師說雖然把實驗室中結(jié)果，應用到具體的器件和放大到批量生產(chǎn)中，還是有很長的路要走， 但是他們對此充滿希望。
積極搭建科技成果轉(zhuǎn)化的橋梁，布局鈣鈦礦新型顯示應用戰(zhàn)略
鈣鈦礦發(fā)光材料的產(chǎn)業(yè)化，*早之前是北京理工大學的的鐘海政老師，通過成立公司去推進產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。而在去年何老師課題組的葉院士到浙大新成立的溫州研究院擔任院長，在此機緣下成立了溫州研究院，初衷也是為了科技成果的轉(zhuǎn)化搭建橋梁，溫州市政府也特別支持。他們也成立了浙江鋅芯鈦晶科技有限公司，鋅芯鈦晶專注于鈣鈦礦發(fā)光新材料與先進顯示應用產(chǎn)品開發(fā)，研發(fā)低成本、高性能的主動發(fā)光顯示屏產(chǎn)品。目前產(chǎn)品涵蓋鈣鈦礦量子點材料、熒光粉、擴散板、LED顯示陣列等，致力打破鈣鈦礦材料的技術(shù)壁壘，為下一代顯示技術(shù)提供關鍵材料與元器件。何老師介紹道：“我們主要有兩個方面的應用，第一個是光致發(fā)光，即光轉(zhuǎn)換器件，更長遠的方向是要把LED做進去。當然還有很長的路要走，這一年多來我們也在持續(xù)努力，也取得不錯進展，包括把鈣鈦礦量子點放大到十升量級，相當具備可大規(guī)模制備的能力，合成出來的量子點的發(fā)光效率依然能在90%以上。熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性都較之前有很大提升，在葉院士帶領下，我們也算是較早把發(fā)光產(chǎn)品推向應用的團隊。”
浙江大學溫州研究院
超快壽命成像研究，從科學層面解決實際應用的問題
何海平老師研究的鈣鈦礦材料，在大電流注入下經(jīng)常會涉及俄歇復合問題，鈣鈦礦還有放大自發(fā)輻射（ASE）的效應，俄歇復合的壽命和激射的壽命都是非常短的，大約在幾十皮秒左右甚至更短。此外課題組還有老師在做寬禁帶半導體，發(fā)光壽命也在也幾十皮秒到百皮秒之間。為了滿足研究的需求，去年溫州研究院成立溫州市光電及納米材料重點實驗室之后，何老師從卓立漢光公司購買了一套搭建了條紋相機的超快顯微熒光壽命成像系統(tǒng)，用于超快過程的機理研究。關于這套系統(tǒng)，何老師這么說，“我們在鈣鈦礦研究中會碰到俄歇復合問題，而實際的LED在工作地時候，它的效率和工作壽命都可能與俄歇復合過程有關，所以需要我們從科學上先去理解，才能從實際上去解決它。”
浙江大學溫州研究院超快時間分辨顯微光譜系統(tǒng)
因儀器而結(jié)緣，對國產(chǎn)儀器的更多期待
何老師與卓立漢光公司的緣分始于2006年，不論是購買光譜儀還是后來自己搭建光譜設備過程，都與卓立漢光的工程師們進行著密切的合作，對我們的產(chǎn)品質(zhì)量和服務都有長時間的體驗。何老師評價說，“卓立漢光確實是國內(nèi)做得很不錯的公司。卓立致力于要做很好的國產(chǎn)儀器，這個目標非常好，尤其是在目前的國際形勢下。國內(nèi)儀器的技術(shù)水平已經(jīng)上來了，價格也相對親民，另外在采購的程序上國產(chǎn)儀器簡便很多，無需報關申請免稅。對于一些新成立的研究機構(gòu)，沒有免稅的資質(zhì)，所以還買不了進口儀器。而在后期的維護和服務上，國產(chǎn)設備的服務和響應更快，為科研帶來更大的便利。我們也非常希望國產(chǎn)設備能盡快做得越來越好，讓我們的科研也能受益更多。”
結(jié)束語
正如何老師所說，科技成果產(chǎn)業(yè)化還有很長的道路要走，但是他們已經(jīng)搭建好了橋梁。我們也相信，在葉院士和何老師團隊的努力下，進行科技成果轉(zhuǎn)化的浙江鋅芯鈦晶科技有限公司的發(fā)展會越來越好，高性能的鈣鈦礦顯示產(chǎn)品也會離我們越來越近。
何海平老師簡介
何海平：浙江大學材料科學與工程學院教授、博士生導師，半導體材料研究所副所長。1998年獲中國科技大學材料物理學士，2004年獲中國科技大學凝聚態(tài)物理博士。2004年進入浙江大學材料學院工作至今，期間于2009-2010年赴香港城市大學作訪問學者。
一直從事氧化鋅、鹵化物鈣鈦礦等半導體發(fā)光材料與器件研究，近年來主持國家基金面上項目、浙江省基金等多項課題，作為子課題負責人參加國家自然科學基金重大集成項目、浙江省重點研發(fā)計劃等。迄今發(fā)表SCI論文200余篇，包括Nature Communications、Science Advances、Advanced Materials等**期刊。論文被SCI他引5300余次, H因子43。3篇論文被Small、J. Mater. Chem. C等選為封面文章。授權(quán)中國發(fā)明 **近10件。作為主要成員獲浙江省科學技術(shù)一等獎2項。擔任Nature, Advanced Materials, Materials Today等**期刊審稿人，任Coatings期刊編委。
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