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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 m A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。