1.建设目的
福建省新型材料器件与通信重点实验室以福建省省级重点学科(凝聚态物理、电磁场与微波技术)为龙头,进行材料物理、电子信息相关学科前沿的应用基础研究、技术研发、相关理工科高级专门人才的培养,服务于我省和泉州市迅猛发展的通信、电子、新材料产业集群。
2.建设意义
(1) 福建省新型材料器件与通信重点实验室的建设将更好地为福建省省级重点学科(凝聚态物理、电磁场与微波技术)提供实验条件的支撑,促进“物理学”专业硕士点申报培养成功。
(2) 福建省新型材料器件与通信重点实验室的建设将更好地为福建省和泉州市迅猛发展的通信、电子、新材料产业集群提供技术支撑和人才资源。 实验室将借助与安溪威禹新能源产业示范园区管理有限公司共建联合实验分室,以新能源技术领域的相关研究作为工作重点,双方将在“高压钠灯驱动电路”、“大功率逆变器电路”、“新能源研究与开发”等领域开展研究工作。威禹公司承诺自2012年起,连续五年累计投入不少于五百万元的实验室基金,经费必须进入甲方账户。
(3) 福建省新型材料、器件与通信重点实验室的建设将更好地为与台湾地区的合作办学、学术交流,提供必要的实验条件、教学环境.
实验室研究方向在国内外该学科(领域)最新进展、发展趋势和应用前景
本实验室的主要研究方向大体上可以划分为四个:有机光电子器件、功能材料、磁性材料和微波技术与处理。下面分别阐述这些方向的国内和我省最新研究进展和发展趋势。
1.有机光电子器件的研究进展和发展趋势:
目前全球化实时性信息交流的实现使人们对显示器件的需求越来越高,因而显示产业正成为电子信息产业的重要支柱产业。伴随着现代信号处理技术和大规模集成电路技术的飞速发展,显示技术也正在发生一场革命,低功耗、小型化、数字化、便携式、多功能越来倍受人们的青睐。在此背景下,平板显示技术应运而生,而且发展迅猛。在多元化的平板显示器市场中,有机发光二极管(OLED)被视为极具发展前途的新型显示产品。专注于OLED显示技术资讯报道的OLED-Display.net近日援引奥地利网媒的报道称,三星在CES 2012上展示的55英寸Super OLED面板电视已经准备开始量产。OELD是一种以有机材料作为活性材料的电流驱动式发光器件。与无机材料不同,有机材料具有合成成本低、功能可调、可柔性、成膜性好等优点。而且,基于有机材料的器件通常制作工艺简单, 易于大面积制备, 环境友好, 可采用操作温度较低的薄膜制备方法,如旋涂、喷墨打印、浸渍等工艺,因此 OLEDs具有制作成本低的优点,从而 OLEDs在新一代平板显示技术及固态照明方面的巨大应用潜力, 在过去的 20年里 OLEDs引起了国内外学者们的广泛研究兴趣。国内很多科研机构和院校在提高有机发光器件的性能方面进行了深入的研究并取得了一大批创新成果,如清华大学、北京大学、华南理工大学、吉林大学、上海大学、复旦大学、中国科学院长春应用化学研究所、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中国科学院化学所等。
我们从2002年开始从事有机发光的研究。我们发展有机发光器件有着国内其他地区所没有的很多优势条件:首先,福建省可以与台湾的光电行业加强合作,有着独特的地域和人文优势;其次,省内目前具有较好的液晶工业基础,有机发光显示器件的开发与生产可借助于液晶业的部分现有技术、设备,甚至技术和产业人才;第三,有机发光研究在某些前沿研究工作方面在国际上有一定的影响,在国内对我国有机发光研究起了重要的推动作用.
2.功能材料(光伏技术)的研究进展和发展趋势:
随着全球性能源短缺、气候异常和环境污染等问题的日益突出,加快新能源推广应用,已成为世界各国普遍关注的焦点。近年来,太阳能光伏应用成为世界新能源领域的一大亮点,太阳能光伏产业呈现出快速发展的势头。全球太阳能光伏发电累计装机容量从2000 年的 1.5GW 增长至2010 年的39.5GW,年复合增长率高达40%,太阳能光伏行业进入了规模化发展阶段。
据世界能源组织(IEA)、欧洲联合研究中心、欧洲光伏工业协会预测,2020年世界光伏发电将占总电力的1%,到2040 年光伏发电将占全球发电量的20%,按此推算,未来数十年全球光伏产业的增长率将高达25%-30%,在世界能源构成中将占有越来越重要的地位。
目前研究的焦点主要集中在转换效率上。总体看来,光伏单件的转换效率都在稳步提升,面板/电池和逆变器的效率一直都是光伏转换领域的重点。其中,光伏逆变器的转换效率已经达到了99%的水平。而光伏电池板方面有待提升的空间还非常大。
3.磁性材料(磁性半导体)的研究进展和发展趋势:
2005年《科学(Science)》杂志上提出了125个关键而悬而未决的科学问题,其中一个是"Is it possible to create magnetic semiconductors that work at room temperature?"。这个问题从20世纪60年代人们发现铕、铬硫化物同时具有铁磁性和半导体性开始,直到今天还未得到解决。正如2010年K.Sato在《现代物理评论(Reviews of Modern Physics)》上总结近年来稀磁半导体的第一性原理计算工作时所说的:“Diluted magnetic semiconductors have attracted substantial attention in both experimental and theoretical work”。这一轮的研究高潮从1998年Ohno在MnGaAs中发现铁磁序(Tc=110K)开始。由于通过稀磁半导体作为载体,人们可以同时控制电子的电荷和自旋,来制作自旋发光二极管、新型的存储器、传感器等自旋电子学光电器件,以及应用于自旋量子计算机等领域,因此迅速成为凝聚态物理研究的热点。
目前国际上在研究氧化物磁性半导体所遇到的困难是:近年BMP理论的在Phys.Rev.Lett., Appl. Phys. Lett., Phys.Rev.B等国际物理杂志上文献众多,有成为氧化物磁性半导体磁性起源主流理论的趋势。但如果是材料中的缺陷导致了铁磁性的产生,则这类磁性半导体将无法稳定的制备生产,同时无法调控电子的自旋.因此通过实验研究铁磁性的本征态,以及建立相对应的理论模型成为目前亟待解决的难点问题。
4. 微波技术与处理的研究进展和发展趋势:
我们的研究方向完全符合学校提出的立足地方、服务地方的理念。早在20世纪80年代,泉州就享有“微波城”的美称,是国家微波产业基地和集群地。2004年,科技部正式批准建设国家火炬计划泉州微波通信产业基地,泉州因而成为国内第一个国家级微波通信特色产业基地。眼下,通信产业已进入后3G时代,伴随着通信投资热潮的到来,借助国家创新基金试点集群的带动作用和产业联盟抱团发展的实力,泉州微波通信产业在未来几年内有望打造成为泉州市产业“航母”和新的支柱产业。
在这个领域中,本实验室主要是对电磁场与微波技术进行研究。该学科是福建省重点学科,目前有三个研究方向:(1)微波技术与微波通信;(2)光纤通信与光纤传感技术;(3)电磁散射与电波传播。
电磁场与微波技术主要分为计算电磁学、天线、微波射频电路设计、电磁兼容、新型电磁材料、毫米波技术、THz技术等几个大的方向。民用多在手机终端、无线通信、RFID等领域;军用则涉及到国家安全、装备的方方面面,雷达、导航、卫星等等,海陆空天都需要,是国家急需的专业,其产品大多也是国外对华禁运的。现在国内在该领域研究领先的院校有:东南大学、西安电子科技大学、成都电子科技大学、清华、北航、北理、南理工、浙大,香港城大、港大等一系列重点院校。目前该专业在国内发展势头良好,若干领域在国际上都有影响力,但整体水平还急需提高。