DeepTech深科技 浙大科学家有望改变OLED技术格局|专访，创造两项发光效率纪录
狄大卫目前是浙江大学光电科学与工程学院研究员、博士生导师 ， 他也是澳大利亚新南威尔士大学工程学博士、剑桥大学卡文迪许实验室物理学博士 。 2019年 ， 他凭借在有机发光二极管（OLED）和钙钛矿材料发光二极管领域的突破性研究 ， 入选当年《麻省理工科技评论》全球“35岁以下科技创新35人” 。 如果换一个视角呢？放下这些履历和标签 ， 你会设想 ， 一个从小玩游戏的男孩 ， 也被种种物理现象吸引 ， 探索“未知”与“好玩”事物的天性引领着他 ， 一路到现在 ， 成为一个科研工作者 。 对狄大卫而言 ， 做研究的乐趣 ， 不亚于玩游戏 。 八年前 ， 他拿到剑桥和牛津两份博士录取通知书 。 拍照在游戏论坛上分享 ， 要遮一下个人和导师的信息 ， 他随手用了塞尔达传说、超级马里奥、生化危机的游戏卡带 。 他这样比喻自己的科研态度 ， “我考虑的不只是通关 ， 而是怎样尽力做到完美 。 ”甚至科研的乐趣大于游戏 ， 因为游戏的规则和内容受限于设计师的想象力 ， “科研更加自由 ， 你可以做太多的事情 ， 结果其实是不可预测的” 。 从太阳能电池到发光二极管读第一个博士时 ， 他的研究课题是量子点硅太阳能电池 ， 想办法通过调整硅的电子特性来提高电池效率 。 从能量转换方式上说 ， 狄大卫读的两个博士所涉及的器件 ， 正好是互逆的 。 第一个博士学位研究太阳能电池 ， 把光能转成电能；第二个研究有机发光二极管（OLED） ， 把电能转成光能 。 在目标上 ， 倒是有一点相似 ， 都要提高能量转换的效率 。 在研究量子点硅电池这种“第三代太阳能电池”的时候 ， 这一点一直不尽如人意 ， 他心里有个声音在嘀咕：经历了几年从第一代到第三代太阳能电池的研究 ， 自己学术能力比以前强了 ， 领域也更高深更前沿 ， 反而做出来的电池效率还不如本科时候的 ， 似乎离实际应用越来越远 。 当时 ， 周围有同学选择进入产业 ， 去公司做技术转化 。 不过比起来 ， 他还是更留恋基础科研中的创造性快乐 。 “我想独立做一些东西出来 ， 无论在科学上还是技术上 ， 有一些自己的创新 。 ”一次偶然的实验 ， 为他带来了新的研究方向 。 为了测试量子点硅太阳能电池的性能 ， 他在电池两端加上电压 。 暗室里 ， 电池发出了红色的光 。 “亮起来的太阳能电池” ， 这让他感到意外而又有趣 。 按理说 ， 硅是发光禁阻的间接带隙半导体材料 ， 通常不会发光 。 因为这个实验 ， 他发表了一篇LED领域的论文《硅纳米晶/单晶硅异质结LED的电致发光》 ， 报道了基于纳米硅/晶体硅的发光二极管 。 硅这种材料本身不发光 ， 但做成纳米硅或者量子点以后 ， 就可以突破限制发光 。 在此之后 ， 他去全球最好的OLED研究机构之一 ， 剑桥大学卡文迪许实验室读了第二个博士 。 OLED是用有机材料制成的发光二极管 ， 相比于传统的液晶屏LCD ， 每一个像素点都能够自发光 。 因此 ， OLED屏幕显示色彩更丰富 ， 同时更轻薄 ， 还可以做成柔性的可折叠屏 。 自从诺基亚在2008年发售了第一款OLED屏幕的手机后 ， 三星等公司纷纷在各自的高端机型上使用OLED屏 。 今年苹果公司更是决定在所有的5G手机上使用OLED屏 。 学界与产业界研究的共同课题是 ， 希望提高OLED的发光效率和稳定性 ， 同时降低制作成本 。 步入OLED领域以后 ， 狄大卫一边阅读文献一边思考 ， 怎样的研究才具有突破性 。 他认为：最好能在激子态的调控上做出贡献 ， 这是领域核心的科学问题 。 在有机半导体中 ， 电子和空穴配对形成激子 ， 而激子复合实现发光 。 因此 ， 激子的行为与命运 ， 会最终影响器件的发光效率 。
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图|狄大卫在剑桥卡文迪许实验室（来源：受访者提供）两次突破发光效率当收到校外合作者寄给实验室的几十种发光分子后 ， 他花了几个星期时间来检测这些分子的特性 ， 初步筛选出三四种分子 ， 它们拥有独特的发光现象 。 这看起来似乎是他运气好 ， 这些发光分子恰好落在他手上 ， 等待着被发现 。 “不能自大地说 ， 换成其他人一定测不出来 。 但是在这几十种材料里面 ， 要筛选出这三四种很特别的分子 ， 并不是一个很简单的过程 ， 需要有OLED发光机理的知识和预判 。 因为这么多东西 ， 很容易错过有意义的实验细节 。 ”他的微信头像是一个标着问号的方块 ， 金黄色的 ， 来自任天堂的经典游戏超级马里奥 。 游戏里见到了 ， 就想操作马里奥用头顶一下的那种小机关 ， 期待着里面会跳出什么道具 。 “做基础科研的过程其实和玩游戏是一样的 ， 哪里看起来有趣就往哪里走 ， 探索新大陆 ， 发现新宝藏 。 ”这种特殊的CMA分子是他发现的新宝藏 。 在初步做荧光光谱实验的时候 ， 狄大卫和同事就发现 ， 这种材料的荧光效率接近100% ， 更意外的是 ， 它的延迟荧光光谱会(在纳秒到微妙尺度上)随着时间红移 。 “说明这种材料里的激子能态分布比较特殊 ， 存在能量比较低的单重态 。 ”
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