Porotech 以全彩展示材料科学的力量

那么 Porotech 是如何开始的呢？

这一切都始于一个研究项目 剑桥氮化镓中心. 我正在研究用于量子通信的单光子源，试图制造微腔以增强发射器和腔之间的耦合。 可能最简单的微腔元件是 布拉格镜，但要使其具有反射性，您需要在不同层之间获得折射率对比。

我们可以用氮化镓实现反射率，但无法避免的缺陷阻碍了器件性能。 因此，我们利用了一些内在位错，这是一种常见的结构缺陷。 使用湿化学，我们在氮化镓和空气之间形成了多孔复合材料的基质。 这混合了氮化镓和空气的折射率，产生了一个更宽的参数来调整光学特性。

在学习了一些商业课程，制定了商业计划并对其进行了评论之后，我们有足够的信心走出大学并将我们的想法商业化

我们制造了蓝色光谱中性能最高的单光子源，但显然这种反射率也有利于各种光电子学。 要制造发光二极管 (LED)，您需要底部反射镜来反射光，然后才能提取光子。 我们对其进行了测试 – 效果非常好。 在学习了一些商业课程、制定了商业计划并对其进行了评论之后，我们有足够的信心走出大学并将我们的想法商业化。

你赢了一个 创业奖 2022 年从物理研究所获得红铟氮化镓 LED。 这项创新面临的最大挑战是什么——您是如何克服的？

红色并不难用其他材料实现，例如磷化镓或砷化镓。 从理论上讲，就材料定义的带隙而言，氮化镓也应该可以实现。 但缺陷是一个问题——当你从蓝色到绿色，然后是更长的波长时，你需要在发光区域放置更多的铟，这使得量子阱更厚。

与许多其他化合物半导体相比，氮化镓的问题在于不同合金之间的晶格参数失配很大。 所以你会承受很大的压力，如果没有适当地减轻压力，你会招致很多会阻碍 LED 性能的缺陷。 如果你添加更多的铟原子，也有相分离的风险，它们将只是作为金属片而不是形成晶体材料。

然后我们在这个美丽的多孔结构之上构建，这样我们就可以操纵材料的光学和机械特性。 实际上，我们可以通过一种简单的方式改变机械性能并扩大晶格参数，使其更适合发光区域——我们试图在其上构建的高铟含量区域。 匹配得越紧密，我们在发光区域遇到的问题就越少。

将红色铟镓氮 LED 与绿色和蓝色 LED 搭配使用有何意义？

蓝色和绿色已经非常成功并使用氮化镓建立，但工业界目前不得不使用其他来源，如砷化镓用于红色。 这在资本支出和吞吐量方面都非常昂贵。 更重要的是，混合不同的材料会大大降低产量，进而降低采用率。 从单一材料中获取所有颜色意味着我们可以使用现有的供应链制造蓝色和绿色，并使用它们来生产红色——无需任何额外的资本支出或加工流程的复杂性。

你们还制作了可调谐波长发射器，你们称之为 DynamicPixelTuning®。 它们如何工作并改变您刚才描述的画面？

这在某种程度上是一场意外。 通过将氮化镓的波长能力扩展到红色，我们发现我们实际上还可以将颜色转移到光谱的另一侧。 从根本上说，氮化镓存在一些内部应变，这确实会影响施加外部偏压时量子阱和带隙的反应。 每个人都想获得稳定的单一颜色，但是当你注入电流时，外部偏置会影响内部场，从而改变波段。

我们可以减少应变，这将提高稳定性，但我们不能仅仅通过材料操纵来消除 100% 的内部场。 我们想知道我们是否可以利用应变状态并扩大内部场，所以当我们应用外部偏置时，偏移足够大，我们可以拥有所有颜色。 事实上，我们现在可以以可控的方式实现大的波长偏移。 这是一个非常线性的关系，所以你可以将任何颜色作为电流密度的函数。

因此，根据客户系统的复杂性和他们的显示要求，我们有两种接近市场和使用现有功能的方法。

Porotech 的下一步是什么？ 您要扩展吗？

对我们来说，一方面吸引客户很重要，另一方面也可以分散我们的风险。 我们不想只押注于一个细分市场，因此我们着眼于三个主要领域：大型电视和标牌； 智能可穿戴设备； 和增强现实/虚拟现实。 对于第一个领域，我们谈论的是具有 100 英寸显示屏的新型高端电视，没有其他现有技术能够如此经济高效地实施。

我们的技术可以实现感知和触摸功能，这将有助于智能可穿戴设备在未来成为更加个性化的产品

至于智能可穿戴设备，我们说的是智能手表、护目镜和眼镜。 Micro LED 从根本上说是一种显示技术，但它建立在半导体生态系统之上并与硅晶体管集成，因此它也承诺具有可集成性和其他功能。 它可以提供显示信息，也可以实现感知和触摸功能，这将有助于智能可穿戴设备在未来成为更加个性化的产品。

对于 AR/VR，我们还尝试在微型 LED、光子、光输出和光电子学之上做出贡献。 我们还关注未来与硅铸造厂和硅晶体管的整合。 显然，这要困难得多，因为在简单的眼镜上实现 AR/VR 需要限制重量和小体积。

因此，我们为大型电视和智能手表做好了更多的商业准备，但对于 AR，它更多的是系统级集成和工程。

你最初是一名学者，所以学习如何谈论供应链、资本支出以及将你的产品与不同设备集成起来一定是一个学习曲线

实际上我还在学习，我很高兴接受这个挑战。 我本可以追求卓越的学术成就，但由于我们从事的是应用科学和材料，所以我们真的必须专注于如何实现这一目标以造福行业和人民。 所以一开始我感到非常兴奋，我选择了这条通往新个人发展的道路。

工业界还是学术界？ 如何选择你的道路

你很早就意识到自己能力较弱，知识较少，而且你没有任何经验。 你必须向其他人学习。 剑桥生态系统在大学支持之外提供所有指导，这非常好。 这就是为什么我们花了几年的时间在大学内外跳来跳去，利用一些资源，进行市场调查并让自己接受培训。

随着我们不断成长，学习是一个永恒的过程，但这是一项非常值得的投资。

对于寻求将其技术转化为商业产品的人们，您有什么建议吗？

我的建议是多听少说。 技术很好，物理很棒，但这只是问题的三分之一或四分之一。 您将需要人员、资源和策略来将技术转化为实际产品并获得支持它的业务计划。 您需要与更广泛的社区互动，以听取不同的观点和批评。 接受反馈并反思它以改进你自己和你的想法。

我认为这是每个人都必须经历的艰难的学习曲线。 但是承认自己不是一开始就什么都能做，向更有经验的人学习很重要。 一家小公司不能自己做所有事情。 您需要来自大学、政府、供应链和客户与合作伙伴，甚至您的家人和朋友的大量帮助。 因此，多听并从个人层面进行反思。 这就是我会推荐的。

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• Sumber: https://physicsworld.com/a/porotech-showcases-the-power-of-materials-science-in-full-colour/