作为一种新型的纳米材料,量子点（Quantum dot,QD）具有发光光谱窄、激发光谱宽、量子产率高以及可溶液制备等优点,有望取代传统的稀土掺杂无机荧光粉,成为发光二极管（Light-emitting diode,LED）下一代的荧光转化材料,并在显示,照明和可见光通信等领域展示出广阔的应用前景。由于尺寸在10 nm以下的QD光散射能力弱,以及QD膜厚度有限,导致激发光在QD膜中的光程不足,QD膜对激发光吸收弱;同时,QD发射光具有各向同性的特征,大部分QD发射光在膜内部形成光波导,无法取出到QD膜的正面方向,造成QD膜发射光取出效率低。当QD作为荧光材料应用到LED器件时,还面临着多种QD光谱以及涂层结构的设计问题,在器件层面上也受限于低下的取光效率,这些问题极大地阻碍了QD-LED器件的商用化应用。在白金龟鳞片多孔结构的启发下,本论文以微发泡制造为核心,从QD膜到器件结构,对QD-LED进行整体设计与优化,提升QD-LED的效率和光色性能。具体的研究内容可归纳为以下几个方面:（1）多孔结构超临界CO₂微发泡制造及性能分析提出超临界CO₂微发泡工艺制造多孔结构,利用相关数学模型描述发泡工艺的气泡成核和生长过程。构建整套发泡装置,系统研究压力和温度等参数对多孔结构的影响及内在作用机理。采用优化的发泡参数,通过选用不同相对分子质量的聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl methacrylate,PMMA）,发泡制造出微米级与纳米级多孔结构。通过形貌学和光谱学表征,展示多孔结构与其散射性能间的关系。探究在不同膜厚以及QD浓度的情况下,微米级和纳米级多孔结构对QD膜的光致发光（Photoluminescence,PL）特性的影响,利用光谱学测试方法对QD膜的PL、吸收以及光致发光量子产率（PL quantum yield,PLQY）进行表征,揭示多孔结构提升PL强度的作用机制。（2）多孔结构相分离微发泡制造及性能分析提出基于丙酮-水-PMMA三相体系的相分离微发泡工艺,以及基于开放多孔网络的二次封装方法,制造具有高散射能力的多孔结构膜。利用超声法调控PMMA的相对分子质量,研究不同分子质量PMMA对多孔结构的影响。通过形貌学和光谱学表征,揭示封装前后多孔PMMA膜散射特性的变化。利用低温研磨法将多孔薄膜研磨得到散射粒子,探究粒径及多孔结构对散射膜性能的影响。运用光学扩散理论,计算相关多孔薄膜和粒子掺杂膜的光学自由程参数。最后,探究封装多孔膜对QD膜PL特性的影响,揭示多孔结构提升QD膜PL强度的内在作用机理。（3）多孔结构光散射机理分析利用Mie散射理论分析单颗球形气泡的散射特性,揭示散射的本质来源。通过研究单颗球形气泡在不同偏振态和光波长的入射光以及不同直径的散射特性变化,阐明光学参数和尺寸参数在散射中的内在作用机制;利用粒子云模型分析多孔结构的散射系数与气泡尺寸、气泡密度和气泡填充率之间的内在联系,揭示同等填充率下不同尺寸参数引起的散射系数差异的原因。建立多孔膜的光线追迹模型,对比模拟与实测结果存在的差异,分析内在差异的原因并提出相应的修正方法,建立光线追迹模型实现对多孔膜的精确仿真。利用朗伯-比尔定律,拟合得到精确的吸收参数,并在追迹模型中引入荧光模型,对QD膜进行光学模拟,揭示多孔结构提升QD膜PL强度的内在机理。（4）多孔结构在量子点LED中的应用首先合理设计QD-LED器件的光谱和荧光涂层结构以满足显示照明应用的要求。研究QD光谱半峰宽和峰值波长对显示面板色域和效率的影响,得到相关的优化参数;针对照明场合,探究红绿光谱半峰宽对LED器件发光效能的影响,研究多QD器件在不同相关色温和显色指数等参数约束下,器件所能获得的最大发光效能。针对QD-LED器件存在的多种荧光材料的情况,设计不同荧光材料间的水平分层结构,探究不同分层结构对LED器件光效、涂层温度以及颜色性能的影响,分析不同涂层结构的内在差异以及作用机制。针对QD-LED器件取光效率低的问题,利用超临界CO₂微发泡制造的纳米多孔膜作为漫反射层,取出全发射光,提升器件效率。通过优化多孔膜的厚度参数,取得厚度参数与漫反射性能的平衡,研究具有优化厚度的多孔膜对QD-LED光色性能的影响,揭示多孔膜的取光机制。