圖：浸會(huì)大學(xué)積極參與國(guó)家科研發(fā)展

節(jié)能環(huán)保成為全球關(guān)注的熱門(mén)話(huà)題，具有節(jié)能環(huán)保等特性的第四代光源─發(fā)光二極管(LED)成為業(yè)界新寵，相關(guān)研究更是層出不窮。香港浸會(huì)大學(xué)黃維揚(yáng)教授，近日憑其研發(fā)的新型金屬有機(jī)磷光材料，製作單層白光有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)等相關(guān)研究，一舉奪得國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。

隨?白光LED的出現(xiàn)，發(fā)光二極管因其具有效率高，壽命長(zhǎng)，不易破損等傳統(tǒng)光源無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，而逐漸被譽(yù)為21世紀(jì)的新型光源。然而，在有機(jī)發(fā)光二極管領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)白光發(fā)射，由于不同種類(lèi)的發(fā)光層使用壽命不同導(dǎo)致的器件顏色調(diào)控是業(yè)界普遍面對(duì)的問(wèn)題。浸大化學(xué)系講座教授黃維揚(yáng)，就採(cǎi)用磷光材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熒光材料發(fā)射白光，不僅提高了有機(jī)發(fā)光二極管的能量轉(zhuǎn)換效率，還簡(jiǎn)化器件製作過(guò)程并降低了製作成本。

開(kāi)關(guān)處不需大電壓

黃維揚(yáng)過(guò)去從事傳統(tǒng)金屬有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)研究，2005年起開(kāi)始研究能量轉(zhuǎn)換問(wèn)題，并先從由電能變成光能的有機(jī)發(fā)光二極管入手。他指出，有機(jī)發(fā)光二極管與普通發(fā)光二極管相比，開(kāi)關(guān)處不需要太大的電壓，可以節(jié)電。同時(shí)前者更有彈性，可以因應(yīng)不同需要製作不同的形狀。但利用OLED發(fā)出照明白光的研究仍有很多需要解決的問(wèn)題。“傳統(tǒng)的白光是由紅、綠和藍(lán)光材料結(jié)合而產(chǎn)生，但我的研究是使用藍(lán)色與橙色或者藍(lán)色與黃色相結(jié)合，製作雙層的白光OLED。”這一過(guò)程不僅減少了製作所需的材料，還提高了傳統(tǒng)熒光的能量轉(zhuǎn)化效率由25%提高至100%。

在此基礎(chǔ)之上，黃教授的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步創(chuàng)新，提出磷光材料發(fā)光顏色調(diào)節(jié)的新理論，研發(fā)只需單層的白光有機(jī)發(fā)光二極管。“製作OLED燈最主要的是顏色調(diào)控、能量轉(zhuǎn)換效率及其壽命。”他透露，其團(tuán)隊(duì)研發(fā)的技術(shù)將藍(lán)加橙或者藍(lán)加黃兩種顏色混合后，製作單層有機(jī)發(fā)光二極管。

降低成本三分之一

“這種做法不需要三種顏色，即不需要三種材料，成本大概可以降低三分之一。另外製作的過(guò)程也相應(yīng)簡(jiǎn)化。”黃維揚(yáng)解釋?zhuān)u作有機(jī)發(fā)光二極管所需的層數(shù)越多，需要考慮的因素就越多且復(fù)雜。關(guān)鍵是每一層之間的表面化學(xué)反應(yīng)很復(fù)雜，直接影響OLED最后的發(fā)光性能。“單層的有機(jī)發(fā)光二極管還能簡(jiǎn)化製作過(guò)程，可以利用類(lèi)似噴墨打印技術(shù)來(lái)製造白光OLED器件，有利于製作大面積的白光OLED。”

不過(guò)該技術(shù)尚未進(jìn)入實(shí)踐應(yīng)用階段。黃教授指，多層白光有機(jī)發(fā)光二極管的能量轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過(guò)熒光燈。至于單層的OLED，黃維揚(yáng)表示，2009年他發(fā)表第一篇關(guān)于單層OLED材料。當(dāng)時(shí)的能量轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)不能達(dá)到熒光燈的轉(zhuǎn)換效率。直至2013年，其能量轉(zhuǎn)換效率僅略微超過(guò)現(xiàn)時(shí)傳統(tǒng)熒光燈的最低能量轉(zhuǎn)換效率。他希望，未來(lái)有機(jī)發(fā)光二極管所作出的白光照明系統(tǒng)，可以與熒光燈媲美。