論文摘要

論文名稱：量子點LED器件封裝結構與機理研究

論文作者：華南理工大學/李家聲

指導教師：湯勇《研究領域：面熱、光及反應功能結構制造理論、先進制造、微電子芯片散熱及其新能源/高效節能應用。》

基于稀土熒光粉的傳統色轉換LED器件發射光譜較寬，色域限制在約90%NTSC以內，顯示效果難以有進一步的突破。采用量子點等新型發光材料制成的LED器件，通過色轉換過程可實現紅、藍及綠波段較窄的發射半波寬（＜20 nm），色域超過120%NTSC，被視為下一代最有潛力的顯示技術之一。目前，量子點LED器件仍缺乏有效的理論模型指導封裝設計，在色轉換結構及其與芯片集成方面仍普遍沿用傳統封裝結構，難以與量子點光熱特性匹配，限制了器件發光效率與穩定性的提升。

本文針對量子點LED器件封裝發光效率低與穩定性差等亟待解決的關鍵技術難題，圍繞器件建模、封裝設計理論、高效色轉換結構封裝協同制備、封裝結構光熱耦合優化等開展研究。主要研究內容如下：（1）研究了量子點LED器件的建模理論，提出全光譜穩態迭代光學模擬方法，突破了傳統LED雙特征波長模擬方法無法考慮無窮迭代重吸收過程的局限,為量子點LED器件封裝設計與理論研究提供了可能；（2）基于上述模型研究了量子點LED器件的封裝光學機理，首次結合理論與實驗揭示了重吸收效應與團聚誘導散射（AIS）效應是導致封裝器件發光效率低下的重要因素，為量子點LED器件的設計與制造提供了關鍵的理論依據；（3）從上述封裝關鍵機理問題切入，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合結構及封裝制造方法，揭示了量子點色轉換層界面與體內跨尺度結構的強化出光機理，協同增強激發光入射與轉化光出射，獲得了超過200 lm/W@20 mA的流明效率（經CNAS認證機構檢測），是現有報道最高效率紀錄量子點LED器件；（4）研究了量子點色轉換結構與芯片集成方式對器件光熱性能的影響，提出了芯片與量子點色轉換結構熱分離倒置封裝結構，揭示了芯片/量子點反射式出光機理，協同提升了器件的發光效率與穩定性，為量子點LED器件在功率級場合的實際應用提供了可能。

論文名稱：聚醚醚酮熔融擠出增材制造的分子結晶與力學性能調控技術研究

論文作者：西安交通大學/楊春成

指導教師：李滌塵《研究領域：金屬、聚合物、陶瓷和復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）是半結晶、熱塑性高分子聚合物材料，與增材制造技術的結合，可以實現PEEK個性化骨植入物的快速定制。由于臨床應用的力學性能多樣化需求，要求實現PEEK制件的分區力學性能可控。本文基于高分子鏈聚集態變化的物相本質，建立了旨在實現分子結晶與力學性能調控的材料-裝備-工藝-機理-應用的增材制造技術體系，實現PEEK制件結晶與力學性能的分區可控快速制造。

本文設計并研制了面向PEEK材料半結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，研制了風冷式/水冷式一體化打印頭模塊和全局控溫結構模塊和環境速冷結構模塊，并開發了增材制造集成裝備，為PEEK材料結晶與力學性能可控的熔融擠出增材制造工藝提供了裝備基礎。

研究了熔融擠出增材制造工藝的溫度條件對于PEEK制件結晶態和力學性能的影響關系。通過環境溫度、冷卻方式、打印溫度、打印路徑的改變可以控制PEEK材料結晶的溫度和時間，并研究了PEEK材料半結晶特性造成的結晶收縮、高取向結晶、界面結晶現象在不同打印溫度、環境溫度下對PEEK制件各向異性的影響，通過對界面高分子焊接和結晶的研究大幅改善了PEEK材料制件線間界面薄弱問題。

研究了面向PEEK材料分區力學性能的局部結晶調控工藝和機理。通過不同區域局部熱環境的可控，實現全局控溫、局部調溫的局部結晶調控，建立了力學需求-結晶分布-工藝設計內在關系的半經驗數學公式，實現了PEEK材料的結晶分區可控和性能按需構建。

研究了熔融擠出PEEK材料制件的可控重結晶熱處理工藝與機理。不同熱處理溫度和熱處理時間會對重結晶程度和力學性能產生可控改變，建立了熱處理條件-重結晶度-力學性能的定量分析數學模型，并研究了其對于耦合力學性能的影響。

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