聚焦显示应用领域 助力破解技术难题

陈惠鹏，男， 1981年10月出生，福建惠安人， 2004年毕业于中国科学技术大学，获得应用物理和电子信息工程双学士学位，2009年毕业于美国塔夫茨大学,获得博士学位。福州大学物理与信息工程学院研究员，博士生导师，福建省信息显示与信息处理优势学科创新平台负者人， 福州大学“物理电子学”博士学位点负责人。

随着科技发展的日新月异，各种电子化设备也在不断地更新迭代，而显示技术及显示器件在信息技术的发展过程中更是占据了十分重要的地位。我们几乎每天都会通过电视机、手机、笔记本电脑、平板电脑等各类电子设备的显示屏上获取信息、与外界联通，它已经成为我们现代日常生活和工作中不可或缺的一部分。

其中，薄膜晶体管(TFT) 式显示屏是现如今各类笔记本电脑和台式机上的主流显示设备，液晶显示器上的每一液晶像素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动。但传统的薄膜晶体管背板是基于真空法制备以及光刻法图形化的，其技术成本较高；相比之下，印刷(溶液加工)法因为工艺简单，材料利用率高等优点开始受到行业内的广泛关注。

有一个人多年致力于光电材料与器件、印刷电子等方面的研究，其主要包括：薄膜晶体管及基于薄膜晶体管的存储器、光探测器、神经形态电子器件与系统等的研究。这个人就是陈惠鹏，博士、研究员、博士生导师。近5年以通讯作者在Nature Communications, Matter , Advanced Materials, ?IEEE Electron Device Letter ?等发表SCI论文80余篇，引用2000余次，已授权专利9项。主持国家重点研发计划课题、国家自然基金重点、面上等项目， 主持竞争性项目经费超1400万。获得了福建省高层次人才（B类），福建省闽江学者特聘教授，福建省杰出青年基金，福建省青年拔尖人才等学术荣誉称号。《SmartMat》期刊青年编委，《Soft Science》期刊青年编委, 国际Vebleo协会会士，国际先进材料协会科学家奖。开发的氧化物薄膜设计及制造技术应用于光电薄膜产业，产生经济效益1.6亿

如今，陈惠鹏及其团队重点聚焦于显示应用领域的印刷TFT的研究进展以及研究过程中所面临的挑战。印刷薄膜晶体管（TFT）是十三五国家重点研发计划“战略性先进电子材料”专项课题，题目是“印刷TFT的结构设计与界面工程方法”，陈惠鹏就是该课题的负责人。

陈惠鹏介绍，该课题主要针对的是新型显示，薄膜晶体管作为显示器里面非常重要的器件单元，目前器件多采用的是真空镀膜技术，昂贵的镀膜机不仅提高了器件的成本，也是我们国家目前卡脖子的问题。与此同时，随着新材料、新工艺、新仪器、新设备的不断涌现，显示技术正朝着超高分辨率、大尺寸、轻薄、柔性和低成本方向蓬勃发展。由于传统背板技术难以实现真正的柔性和大面积显示，且生产成本高、制备工艺复杂、能耗高，使得传统背板技术难以满足当今新型显示技术发展的要求。于是，寻找高效、可大面积制备的低成本柔性背板驱动技术成为许多国家战略性选择。印刷TFT正是在这种背景下应运而生，成为当今新型显示领域研究的前沿和热点，也是当今国际高新技术竞争的战略高地。只是我国目前印刷显示技术还不成熟，在材料、墨水、器件、工艺方面还有很大的提升空间。如今，陈惠鹏及其科研团队在印刷TFT的墨水和器件方面已取得一些成果，其中，在制备的印刷薄膜晶体管器件性能方面，已经很接近真空镀膜技术的性能了。

陈惠鹏说，由于金属氧化物半导体具有低成本，高透明度，高迁移率等特点，但是面向印刷电子的溶液法制备需要繁琐的步骤（暴光、显影、刻蚀等）进行图案化，而且需要高温退火才能实现优秀器件性能，这些因素将严重影响其商业化生产效率或限制其在柔性电子领域的进一步应用。我们提出秒辅助的薄膜晶体管印刷制备工艺，充分应用飞秒激光脉冲高瞬时强度和超短脉冲宽度的特点，由于作用时间短，实现所谓“冷”加工，不存在热扩散区影响。我们使用飞秒激光对溶液法沉积的薄膜进行刻蚀和同步的退火，实现薄膜的高精度和分辨率图案化。激光技术快速，低温制备方法为下一步采用溶液加工方法制备柔性印刷氧化物TFT器件提供了技术指导。

此外，陈惠鹏及其团队关于发光驱动一体化器件方面的研究，也取得了较好成果。量子点发光二极管（QLED）具有寿命更长，色域更广，色彩更纯等特点，但是QLED显示器广泛应用的关键挑战是有源矩阵背板中的驱动晶体管和电荷注入不平衡的问题，这些因素将严重影响其进一步大规模商业化生产和降低器件性能损坏器件寿命。陈惠鹏及其团队提出了垂直量子点发光晶体管（VQLET），利用垂直结构，弥补有机半导体材料（OSC）固有迁移率低的缺点，实现有机薄膜晶体管（OTFT）驱动QLED；通过简单地调节垂直有机薄膜晶体）（VOTFT）的栅电压，可以调控注入势垒（通过减小空穴注入势垒来增加空穴注入量，实现电子和空穴的注入平衡，提高器件性能 ）。VQLET提供了一个新的策略，以实现低成本，解决方案处理，高性能的有机薄膜晶体管驱动的有源量子点发光二极管（OTFT-AMQLED）的平板显示技术。目前，陈惠鹏及其团队研究的项目主要用在显示领域，除此之外还做一些基于薄膜晶体管的传感器、存储器和神经形态器件等方面的研究，也都取得了不错的成果和进展。

创新驱动实质是人才驱动，人才是创新的第一资源。谈到人才培养，陈惠鹏认为，一名合格的科研人员首先要具备专注、创新和坚持的品质。因为科研探索，道阻且长，如果缺乏这些品质，很难走下去，也很难出科研成果。专注就是踏下心按照自己的研究方向，一心一意做一件事。创新就是在不断质疑、争鸣、论争循环中产生的想法，要做很多从0到1的工作。坚持就是意志坚强、有耐性，因为科学研究就是充满风险、未知和不确定性，要勇于面对失败和接受挑战。

其次，陈惠鹏对于学生习惯的培养也尤为看重。他说，做科研习惯很重要，一旦养成了良好的科研习惯，成功就是水到渠成的事。比如他会要求每个学生从入校到毕业，每周都要阅读一定数量的文献，并和同学进行讨论，对文献进行总结，给出自己阅读后的思考和创新想法。陈惠鹏说，这样坚持下去，学生既可以了解到其他同学的做法，也学会了独立思考，还能不断总结出自己的创新想法。“一旦当有了创新想法，就要马上行动，不要拖延，否则有再多的想法都没用。行动不一定成功，但不行动就永远不会成功。”这也是陈惠鹏经常会对学生说的话。

此外，针对学生的个体差异，陈惠鹏会进行因材施教。平时陈惠鹏会经常和学生沟通交流，尽可能多的去了解学生各方面的情况，包括：性格、能力、爱好等等，便于来安排不同的课题和工作，充分发挥他们各自的特长。此外，对于新生，陈惠鹏更加强调传帮带，让老生去带新生。每届新生都会安排2名老生进行入门训练、传授经验，还会组织每届毕业生分享各自在学习期间的科研经验。在陈惠鹏的带领下，团队内一直有着良好的学习和科研氛围，大家互帮互助，同时涌现了很多非常优秀的学生。比如陈惠鹏带的第一个博士生蓝淑琼同学，在硕博连读期间曾获得硕士生和博士生国家奖学金、宝钢奖优秀学生奖学金、以及省优秀博士毕业论文等多项荣誉。

对于当下，针对目前卡脖子的问题。陈惠鹏说，他及其科研团队会在印刷显示技术方面，全力解决一些关键的核心问题，尽早取得突破性进展，抢占国际高新技术战略高地。对于未来，陈惠鹏介绍，重点研究方向将在神经形态显示方向，这是我们自己提出来的概念。神经形态显示指的是将显示技术与人工神经网络系统相结合的一种新型显示技术。旨在通过模拟生物大脑皮层，赋予显示驱动存储单元、处理单元和发光单元神经形态特征，解决未来显示技术朝着高像素、高分辨率及立体显示、物联网等方向发展时，传统显示技术所面临的在驱动能力、处理速度、功耗等方面的不足。

陈惠鹏坦言，作为一名科研工作者，必须时刻坚持科学实验的习惯，具有坚持创新的精神。将科研工作做到位，才能让自己在科研之路上不断实现梦想和人生价值，也为我国早日建设成科技强国尽一份绵薄之力。