Материал: Путилов Коммертсиализатсия текхнологиы и промышленные инноватсии 2014
Рис. 39. Технологические направления качественного улучшения характеристик светодиодов
параметров, и, как следствие, нет возможности их оптимизировать. Поэтому ведущие производящие и разрабатывающие осветитель-
ное оборудование фирмы (Cree, Osram, Lumileds, Nichia) в коопе-
рации с изготовителями технологического оборудования серьезно его модифицируют (заказывают эксклюзивно для себя), либо работают на установках, собранных самостоятельно из комплектующих по своему проекту. Nichia использует свои установки с реакторами на одну подложку. Такие установки на свободном рынке оборудования не предлагаются. Однако коллективам, практически занимающимся такими работами, известно много соответствующих технических решений. В связи с этим важно в России проводить разработку и изготовление MOCVD-установок, специально предназначенных для формирования полупроводниковых гетероструктур конкретного назначения. Например, оптимальные реакторы установок для «синих» и для «зеленых» структур должны иметь различную конструкцию.
В силу сложности и многоплановости технологий получения и использования светодиодов саму дорожную карту в учебном пособии показать невозможно, да и нет в этом необходимости. Важно, что по итогам построения дорожной карты можно констатировать – на сегодняшний день с технологиями твердотельных источников света связывается будущее целого ряда секторов экономики. Ос-
− 221 –
новной привлекательной чертой светодиодных технологий является сочетание компактных размеров, высокой по сравнению с альтернативными технологическими решениями энергоэффективности, возможности быстрого управления свечением. Благодаря этим свойствам светодиоды находят применение в приложениях освещения (в качестве энергоэффективных источников света, готовых для интеллектуальных схем управления освещением) и в приложениях отображения информации (в качестве индивидуальных индикаторов и дисплейных панелей как малого, так и большого размера).
Один из важных выводов при рассмотрении результатов построения дорожной карты в области светодиодов – перспективная динамика изменения секторов рынка. На рис. 40 приведены параметры такой динамики и это – ориентир для разработки и коммерциализации новых технологий в области светодиодной техники.
Рис. 40. Перспективная динамика изменения структуры рынка использования светодиодов
− 222 –
Другой вывод из результатов построения дорожной карты – изменение соотношения типов светодиодных устройств. Для формирования дорожной карты при исследовании технологических и рыночных перспектив светодиодов рассматривались две основные группы устройств: неорганические и органические светодиоды. Эти группы различаются как технологическим процессом изготовления, так и потребительскими свойствами и сегментами применения. Изготовление и применение неорганических светодиодов имеет более чем полувековую историю. Неорганические светодиоды характеризуются высокой механической прочностью, малыми размерами, значительной энергоэффективностью и высокой скоростью переключения. Традиционные сегменты применения неорганических светодиодов – приложения освещения и подсветки, индикация информации, формирование изображения типа «бегущая строка» либо экранов больших размеров. Изготовление неорганических светодиодов осуществляется в два этапа. Первый – изготовление светоизлучающего чипа, которое происходит с применением процессов молекулярно-лучевой эпитаксии и металлоорганических соединений из газообразной фазы. Второй – сборка светодиода, который включает корпусирование, присоединение оптической системы и системы охлаждения. Оба процесса предъявляют повышенные требования к технологическому уровню производства– необходимо использование чистых комнат, материалов высокой степени чистоты. Основными направлениями технологического совершенствования неорганических светодиодов является повышение светоотдачи и срока службы при снижении стоимости. Решение этих задач предъявляет спрос как на инженерноконструкторские разработки, так и на проведение целого ряда фундаментальных исследований. В России наиболее распространены предприятия, осуществляющие сборку светодиодов на базе готовых светодиодных чипов, произведенных в основном зарубежными компаниями. О производстве собственных чипов заявляют три компании. При этом существует значительный задел фундаментальных исследований в сфере неорганических светодиодов, сопоставимый, по мнению экспертов, с международным уровнем. По мнению экспертов, одной из ключевых задач в сфере неорганических светодиодов в России является развертывание производства конкурентоспособных светодиодных чипов. Масштабное коммер-
− 223 –
ческое применение органических светодиодов насчитывает около 10 лет, причем отдельные сферы применения на сегодняшний день только отнесены к перспективным на горизонте последующих 15 лет. Основные свойства, характеризующие органические светодиоды, – перспективно низкая стоимость при использовании технологий струйной печати, возможность создания светящихся и отображающих панелей с высоким качеством изображения и большой площадью, гибких и прозрачных источников освещения и дисплеев, а также возможность использования в гибридных и полностью органических электронных устройствах. В настоящее время масштабное распространение органических светодиодов наблюдается только в сегменте дисплеев и телевизоров, в котором существует перспектива вытеснения альтернативных технологий за счет лучшего качества изображения. Отдельно следует отметить направление разработок, связанных с приложениям органических светодиодов в освещении– существует перспектива коммерческого использования светящихся панелей большой площади. Изготовление органических светодиодов осуществляется с применением технологий напыления, осаждения из растворов, а также технологий струйной печати. Данные технологии менее требовательны к оборудованию и технологическому уровню производства, что в перспективе позволит существенно снизить стоимость отдельных устройств. Основные направления технологического совершенствования органических светодиодов включают повышение срока службы устройств, увеличение площади панели, снижение стоимости. Решение большинства данных задач связано с фундаментальными исследованиями. В России существует очень немного компаний, занятых в производстве органических светодиодов. Фундаментальные исследования непосредственно для органических светодиодов ведутся на недостаточном уровне. При этом важно отметить наличие задела в смежных сферах органической химии, что может быть использовано для наращивания научного потенциала в данной области. По мнению экспертов, сфера органических светодиодов является перспективной для России с точки зрения возможного встраивания в международные цепочки создания стоимости.
− 224 –
3.2.3.Дорожная карта использования наноматериалов в атомной отрасли
Несколько лет назад была разработана дорожная карта «Нанотехнологии и наноматериалы для развития атомного энергопромышленного комплекса», которая была инициирована ОАО «РОСНАНО» и Госкорпорацией «Росатом», основной исполнитель – НИУ ВШЭ. Дорожная карта «Нанотехнологии и наноматериалы для развития атомного энергопромышленного комплекса» обобщает мнение экспертного сообщества о важнейших нанотехнологиях и промежуточных продуктах, созданных на их основе, которые используются или могут использоваться в сфере атомной энергетики и других направлений использования ядерных технологий. Дорожная карта описывает нанокомпоненты и нанотехнологии, используемые в элементах так называемого «ядерного острова» АЭС, а также связанные с обращением радиоактивных материалов в рамках ядерного топливного цикла (ЯТЦ). В данной дорожной карте оценивается возможности нанотехнологий по обеспечению важнейших потребительских свойств соответствующих компонентов, позволяющие сформировать существенные конкурентные преимущества для предприятий атомного энергопромышленного комплекса и внести вклад в решение ключевых задач отрасли. Экспертами были выделены следующие группы нанокомпонентов, имеющих перспективы применения в атомном энергопромышленном комплексе – АЭПК:
•конструкционные наноструктурированные материалы;
•модифицированное ядерное топливо и поглощающие материалы;
•функциональные материалы;
•наноструктурированные сепарирующие системы;
•наноструктурированные материалы для иммобилизации радиоактивных отходов.
Для анализа областей применения нанотехнологических разработок и связанных с ними рынков использован подход, основанный на сочетании двух критериев – этапов ядерного топливного цикла
и соответствующих им видов работ по разработке, созданию и эксплуатации АЭС:
− 225 –