在研发中攻坚克难 变中突破

  “显示产业是年产值超过千亿美元的大产业,而薄膜晶体管(TFT)是显示面板的共性技术和核心技术。目前TFT面板的关键材料、技术和设备基本上被国外掌握,我国以引进生产线为主,缺少自主的核心技术。”

  当前,国际形势风云突变,美国正对我国全面遏制打压,通过“实体清单”政策限制我国企业或机构采购采用美国技术、设备和软件制造的产品,我国的制造业面临着严峻的被“卡脖子”的局面。面对这种紧迫的局面,我们要增强危机感和紧迫感,主动作为,把这一风险挑战转化为科技发展的重大机遇。科技创新是推动国家发展的重要动力,也是实现国家安全的重要保障。早在2016年,习近平总书记在网络安全与信息化工作座谈会上就前瞻性地提出:“要尽快在核心技术上取得突破。要有决心、恒心、重心,树立顽强拼搏、刻苦攻关的志气,坚定不移实施创新驱动发展战略,抓住基础技术、通用技术、非对称技术、前沿技术、颠覆性技术,把更多人力物力财力投向核心技术研发,集合精锐力量,作出战略性安排。”

  来自华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室的博士生导师兰林锋研究员一直以科技创新、学以致用为目标,在新型半导体材料与器件的研究中不断取得创新突破,并进一步探索新型氧化物半导体材料及器件在OLED显示、柔性显示、透明显示及印刷显示中的应用。

  变中求新 研制国内首块氧化物TFT阵列基板

  2008年,来自福建省武平县的兰林锋开始进行氧化物(基于ZnO)TFT的研究。这又是一个全新的开始,因为当时国内几乎没有人研究氧化物TFT,更没有公司提供掺杂氧化物的靶材,在做靶材方面就已经费尽周折。在实验中,兰林锋发现了稀土离子与氧空位电子的温度互补偿效应,据此发明了稀土掺杂的氧化物半导体材料体系LnxIn1-xZnO4(简称:Ln-IZO),解决了氧化物TFT在光热及偏压下面临的阈值电压严重漂移问题,同时IZO突破了传统IGZO的迁移率瓶颈,阵列迁移率最高可达50cm2/Vs(传统IGZO的阵列迁移率难以突破20 cm2/Vs)。此外,也打通了TFT阵列制备工艺,制备出国内首块氧化物TFT阵列基板。

  兰林锋以一年一个成果的速度迅速在业内崭露头角,他的开拓能力与创新能力不但得到了学术界的认可,更让业内看到了产业化的可能。2010年,兰林锋博士毕业后,留校继续相关研究并参与筹建广州新视界光电科技有限公司(以下简称"新视界"),开始在科研与市场中向更深处迈进。

  变中求变 开创AMOLED中国纪元

  在雄厚的技术支撑下,刚刚成立的新视界发展速度堪称惊人。

  2011年,兰林锋所在团队与新视界合作开发出国内首块基于氧化物TFT的全彩色AMOLED显示屏,相关工作立即得到了美国光学学会以及《平板显示文摘》通过快讯形式给予转载和亮点报道。

  2012年,兰林锋所在团队与新视界联合自主研发的AMOLED显示屏技术取得重大突破,在国内率先开发出透明AMOLED显示屏。该显示屏在关闭状态下的透明度可达30%,高于业界普遍认可的透明标准(25%),整体技术实力达到国际先进水平。

  透明AMOLED显示屏研发的成功具有里程碑式的意义。该技术在国际上属于高端显示技术,可以用在汽车玻璃、透明手机、透明照相机等透明电子产品上。目前还没有厂家可以实现规模量产,只有三星和LG两家公司展示过样品。此次开发出透明AMOLED显示屏,标志着我国在透明显示屏领域的技术实力迈上了新的台阶。

  2013年,又一项震动业界的技术诞生——兰林锋所在团队再次与新视界合作研制出国内首块全彩色柔性AMOLED显示屏,该柔性AMOLED显示屏的显示尺寸为4.8英寸,厚度100μm,重量仅不足1g。此显示屏具有超轻超薄、可弯曲和折叠、抗机械冲击等优势,具有非常广阔的市场应用前景,将对人类的生活产生颠覆性影响。

  “它可以做成窗帘,白天卷起来不影响采光,夜晚则可以作为电视屏幕;也可以做成穿戴式显示器件,甚至可以特制‘人形显示器’穿在人体身上。”由于其轻质、便于携带的特性,柔性显示屏还可以用于各种可屏幕隐藏(收缩)的设备,甚至可以做成时尚的柔性透明的手机或平板电脑。柔性AMOLED显示技术在国际上受到广泛重视,以三星、LG、夏普、友达等为代表的国际大企业都在积极研发该技术,但都还未实现规模量产。此次成功研制彩色柔性AMOLED屏幕将对国内可穿戴设备乃至其他电子设备的发展创新产生巨大的推动作用,成果更得到了我国中央人民政府、科技部、广东省人民政府等官方网站的报道。

  变中突破 拓宽研究内容,力争实现产业化

  基于Ln-IZO的TFT背板相关技术得到了充分验证;同时也申请了一系列的相关专利,涵盖了AMOLED显示的材料、结构、制备方法和驱动等各个方面,形成了一套较为完整的专利体系。

  Ln-IZO材料引起了相关龙头企业的高度关注。京东方科技集团有限公司(BOE)在对Ln-IZO进行知识产权和技术评估之后,积极合作,并签订协议,将Ln-IZO材料应用于他们的产品。目前Ln-IZO材料正导入BOE的试产线,进行大规模生产验证。

  成果斐然 获得多项奖项与荣誉

  兰林锋所开发的Ln-IZO材料相关成果先后获得广东省科技奖(技术发明类)一等奖、中国光学科技奖三等奖。

  兰林锋在研究过程中获授权发明专利28件(含美国专利6件),其中9件专利已转让给企业。在《Appl. Phys. Lett.》《Adv. Mater.》《Adv. Funct. Mater.》《ACS Nano、Chem. Commun.》等期刊发表SCI论文110余篇,被引用2000多次。编写“十三五”国家重点规划出版物《印刷显示材料与技术》,获国家出版基金资助。受邀改编夏建白院士的经典著作《半导体科学与技术》(科学出版社)的氧化物TFT章节。受邀为《Thin Film Transistors for Active Matrix Organic Light-Emitting Displays》(CRC Press)撰写综述章节(第九章)。主持国家自然科学基金、广东省科技计划等科研项目20余项,累计经费1000多万元。在本领域重要国际会议上作邀请报告10多次,并多次担任国际会议的分会主席。这些成绩推动着他不断超越自己,拓宽研究内容,在变中寻求新的突破。

  兰林锋以其突出的科研成果获得多项荣誉称号。如今,他是国家优秀青年基金获得者,还是教育部首批全国高校“黄大年式”教师团队成员、珠江学者、广东省杰出青年基金获得者、广州市珠江科技新星、国际信息显示学会(中国区)技术委员会委员、国家重点研发项目评审专家、《液晶与显示》期刊的编委。

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