论文摘要

论文名称：量子点LED器件封装结构与机理研究

论文作者：华南理工大学/李家声

指导教师：汤勇《研究领域：面热、光及反应功能结构制造理论、先进制造、微电子芯片散热及其新能源/高效节能应用。》

基于稀土荧光粉的传统色转换LED器件发射光谱较宽，色域限制在约90%NTSC以内，显示效果难以有进一步的突破。采用量子点等新型发光材料制成的LED器件，通过色转换过程可实现红、蓝及绿波段较窄的发射半波宽（＜20 nm），色域超过120%NTSC，被视为下一代最有潜力的显示技术之一。目前，量子点LED器件仍缺乏有效的理论模型指导封装设计，在色转换结构及其与芯片集成方面仍普遍沿用传统封装结构，难以与量子点光热特性匹配，限制了器件发光效率与稳定性的提升。

本文针对量子点LED器件封装发光效率低与稳定性差等亟待解决的关键技术难题，围绕器件建模、封装设计理论、高效色转换结构封装协同制备、封装结构光热耦合优化等开展研究。主要研究内容如下：（1）研究了量子点LED器件的建模理论，提出全光谱稳态迭代光学模拟方法，突破了传统LED双特征波长模拟方法无法考虑无穷迭代重吸收过程的局限,为量子点LED器件封装设计与理论研究提供了可能；（2）基于上述模型研究了量子点LED器件的封装光学机理，首次结合理论与实验揭示了重吸收效应与团聚诱导散射（AIS）效应是导致封装器件发光效率低下的重要因素，为量子点LED器件的设计与制造提供了关键的理论依据；（3）从上述封装关键机理问题切入，提出了界面纳米粗化锥孔阵列、二维直方通孔阵列功能粒子复合结构及封装制造方法，揭示了量子点色转换层界面与体内跨尺度结构的强化出光机理，协同增强激发光入射与转化光出射，获得了超过200 lm/W@20 mA的流明效率（经CNAS认证机构检测），是现有报道最高效率纪录量子点LED器件；（4）研究了量子点色转换结构与芯片集成方式对器件光热性能的影响，提出了芯片与量子点色转换结构热分离倒置封装结构，揭示了芯片/量子点反射式出光机理，协同提升了器件的发光效率与稳定性，为量子点LED器件在功率级场合的实际应用提供了可能。

论文名称：聚醚醚酮熔融挤出增材制造的分子结晶与力学性能调控技术研究

论文作者：西安交通大学/杨春成

指导教师：李涤尘《研究领域：金属、聚合物、陶瓷和复合材料增材制造新方法，及在叶片、电磁波吸收、定制化人体植入物等。》

聚醚醚酮（PEEK）是半结晶、热塑性高分子聚合物材料，与增材制造技术的结合，可以实现PEEK个性化骨植入物的快速定制。由于临床应用的力学性能多样化需求，要求实现PEEK制件的分区力学性能可控。本文基于高分子链聚集态变化的物相本质，建立了旨在实现分子结晶与力学性能调控的材料-装备-工艺-机理-应用的增材制造技术体系，实现PEEK制件结晶与力学性能的分区可控快速制造。

本文设计并研制了面向PEEK材料半结晶和热流变特性的熔融挤出增材制造装备。基于PEEK材料特性，研制了风冷式/水冷式一体化打印头模块和全局控温结构模块和环境速冷结构模块，并开发了增材制造集成装备，为PEEK材料结晶与力学性能可控的熔融挤出增材制造工艺提供了装备基础。

研究了熔融挤出增材制造工艺的温度条件对于PEEK制件结晶态和力学性能的影响关系。通过环境温度、冷却方式、打印温度、打印路径的改变可以控制PEEK材料结晶的温度和时间，并研究了PEEK材料半结晶特性造成的结晶收缩、高取向结晶、界面结晶现象在不同打印温度、环境温度下对PEEK制件各向异性的影响，通过对界面高分子焊接和结晶的研究大幅改善了PEEK材料制件线间界面薄弱问题。

研究了面向PEEK材料分区力学性能的局部结晶调控工艺和机理。通过不同区域局部热环境的可控，实现全局控温、局部调温的局部结晶调控，建立了力学需求-结晶分布-工艺设计内在关系的半经验数学公式，实现了PEEK材料的结晶分区可控和性能按需构建。

研究了熔融挤出PEEK材料制件的可控重结晶热处理工艺与机理。不同热处理温度和热处理时间会对重结晶程度和力学性能产生可控改变，建立了热处理条件-重结晶度-力学性能的定量分析数学模型，并研究了其对于耦合力学性能的影响。

研究了面向临床需求的熔融挤出增材制造PEEK骨植入物结晶和力学性能调控成形方法。基于不同部位骨骼替代植入的实际临床案例，建立了针对不同部位PEEK骨植入物的不同结晶和力学性能控制技术和制造方案。