最新刊期
      2019年第40卷第7期

        材料合成及性能

      • NaGdF4∶Yb3+/Ho3+/Ce3+共掺杂体系中红光和绿光比率增强设计

        张礼刚, 赵谡玲, 徐征, 马丽红, 李晨璞, 薛红丹, 王甫丽, 刘朴
        2019, 40(7): 829-834. DOI: 10.3788/fgxb20194007.0829
        摘要：稀土离子掺杂氟化物纳米材料的红色上转换发光在彩色显示、生物成像、医学诊断、防伪标记等领域具有很大的应用潜力，尤其是小粒径的红色上转换纳米晶在医学诊断和生物成像等领域具有重要的应用价值。采用熔剂热方法成功地合成了一系列NaGd0.78-xF4:Yb/Ho/Cex（x=0%，5%，10%，15%，20%，30%）上转换发光纳米晶，利用X射线粉末衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）以及荧光光谱仪等仪器对产物的物相结构、形貌和荧光性质进行了表征与研究，样品形貌均一，分散性好，呈现六角相，粒径大约在15~40 nm，随着Ce3+掺杂量的增大，粒径有所增大。在980 nm红外光照射下，随着Ce3+掺杂量的增加，Ho3+红色光上转换显著增强，绿色光减弱，红色光和绿色光的比率从0.122 4增加到3.219 3，增加了将近26倍，产生了强烈的红色光，实现了绿色到红色的转换。最后，详细讨论了Ho3+和Ce3+离子之间可能的上转换发光机制。  
        关键词：四氟钆钠;上转换发光;铈离子   
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        更新时间：2020-08-12

      • Tm3+/Tb3+/Eu3+掺杂硼酸盐玻璃陶瓷的能量转换和发光性能

        刘翔宇, 陈勇, 陈菁菁, 陆宝彪, 崔三川, 黎清宁, 陈国华
        2019, 40(7): 835-841. DOI: 10.3788/fgxb20194007.0835
        摘要：为获得单一基质的白光发射材料，采用熔融析晶法制备了Tm3+/Tb3+/Eu3+掺杂的硼酸盐玻璃陶瓷。采用XRD、TEM、紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计对样品的结构、光谱特性和发光性能进行表征。实验结果表明:玻璃经（500℃+2 h）+（550℃+2 h）热处理后析出单一晶相BaAlBO3F2。在363 nm激发下，单掺Tm3+、Tb3+、Eu3+的样品分别发出蓝光、绿光、红光。与玻璃样品相比，玻璃陶瓷样品的发光强度明显增加。通过改变Eu3+离子浓度，玻璃陶瓷样品的色坐标由（0.291 8，0.331 1）变化为（0.388 1，0.338 2）。当Tm3+、Tb3+、Eu3+的浓度分别为0.4%、0.8%和0.2%时，玻璃陶瓷样品的色坐标（0.333 9，0.335 7）和色温（5 427.92 K）与标准白光（0.333 3，0.333 3；5 454.12 K）极为接近。荧光光谱和荧光衰减结果证实，样品中存在Tm3+→Eu3+和Tb3+→Eu3+的能量传递。制备的玻璃陶瓷材料有望用于白光LED及其他光学显示器件。  
        关键词：玻璃陶瓷;白光LED;光致发光;能量传递   
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        更新时间：2020-08-12

      • 基于YAG∶Ce3+荧光粉复合Eu3+掺杂荧光玻璃的激光照明器件

        郑飞, 茅云蔚, 杨波波, 邹军, 刘祎明, 谢宇, 汤子睿, 库黎明, 邵鹏睿, 陈狄杰
        2019, 40(7): 842-848. DOI: 10.3788/fgxb20194007.0842
        摘要：采用结晶法和低温共烧结法制备了Eu3+掺杂的Y3Al5O12:Ce3+荧光玻璃，对制备出的样品进行能量色散X射线谱和光致发光光谱测试，表明稀土离子Eu3+与YAG:Ce3+荧光粉已掺入荧光玻璃。掺杂不同含量Eu2O3的YAG:Ce3+荧光玻璃封装成的激光照明器件在驱动电流100 mA下，经过STC-4000快速光谱仪和PMS-80可见光谱分析系统测试，掺杂质量分数1% YAG:Ce3+复合质量分数9%的Eu3+的荧光玻璃封装的激光照明器件发光效率为267.1 lm/W。激光照明器件随着电流的增加，其显色指数逐渐增大，但增加幅度较小。  
        关键词：结晶法;低温共烧结法;荧光玻璃;激光照明器件   
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        更新时间：2020-08-12
      • 高旭, 杨健, 张猛, 刘春光, 祝汉成, 严端廷, 徐长山, 刘玉学
        2019, 40(7): 849-856. DOI: 10.3788/fgxb20194007.0849
        摘要：采用碳包埋方法制备了不同Eu2+掺杂浓度的七铝酸十二钙（C12A7:x% Eu2+）导电荧光粉。在254 nm的紫外光激发下，样品呈现出位于444 nm的蓝光宽带发射峰，其来源于Eu2+的4f65d1-4f7跃迁。当Eu2+的掺杂浓度为1.0%时，蓝光发射强度最大。通过漫反射吸收光谱结合经验公式可计算C12A7:1.0% Eu2+粉末样品的困陷于笼中的电子浓度为3.40×1019 cm-3。在空气气氛下对C12A7:1.0% Eu2+样品进行热处理，通过减少困陷于笼中的电子浓度，即增加困陷于笼中的O2-离子浓度，可进一步提高样品的发光强度。阴极射线发光实验结果表明:铕掺杂七铝酸十二钙蓝光发射导电荧光粉在低压场发射显示器件中有潜在的应用前景。  
        关键词：稀土离子;蓝光发射;导电荧光粉;场发射显示   
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        更新时间：2020-08-12

      • Ho3+/Yb3+共掺氟氧化物玻璃陶瓷的上转换发光特性

        邓亚静, 牛春晖
        2019, 40(7): 857-864. DOI: 10.3788/fgxb20194007.0857
        摘要：以52SiO2-8Na2CO3-16Al2O3-33NaF-3LuF3-0.15Yb2O3-0.03Ho2O3的配比方式，在1 500℃的温度下通过高温熔融法制备了Ho3+/Yb3+共掺杂的氟氧化物玻璃样品和玻璃陶瓷样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品的光谱特性。根据吸收谱计算得到的谱线强度参数Ωλ（λ=2，4，6），从而计算出理论振子强度和实验振子强度，二者的均方根差为δrms=8.23×10-7。计算了Ho3+的各个能级跃迁的跃迁几率、跃迁分支比及能级寿命参数。结果表明:（1）5I7级寿命较长，为0.28 ms，适合作为上转换中间能级；（2）5I6→5I8能级的跃迁分支比为90.90%，可用于产生1 167 nm的激光。在980 nm红外激光的激发下，Ho3+/Yb3+共掺杂的玻璃陶瓷具有强绿色（550 nm）上转换荧光和较强红色（650 nm）上转换荧光，绿光和红光分别对应5S2，5F4→5I8和5F5→5I8的能级跃迁。根据上转换发射功率与980 nm LD激光器功率的关系估算出跃迁过程吸收光子数目分别为2.16和2.18，由此确定出该跃迁过程为双光子吸收过程。结果表明，玻璃陶瓷在绿色上转换发光材料中具有潜在的应用价值。  
        关键词：玻璃陶瓷;上转换发光;Judd-Ofelt理论;双光子吸收   
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        更新时间：2020-08-12

      • Ni插入层对Ag/p-GaN界面接触性能的影响机理

        徐帅, 王光绪, 吴小明, 郭醒, 刘军林, 江风益
        2019, 40(7): 865-870. DOI: 10.3788/fgxb20194007.0865
        摘要：采用"牺牲Ni处理"的方法研究了Ni对Ag/p-GaN界面接触性能的影响机理。利用传输线法（TLM）、紫外分光光度计、X射线光电子能谱（XPS）以及二次离子质谱仪（SIMS）等表征方式对Ag/p-GaN界面层光电性能进行了研究。结果表明，牺牲Ni处理后p-GaN表面仍会残留少量的Ni并以Ni2O3的形式存在；p-GaN表面Ga 2p3结合能峰位朝低能方向移动了0.3 eV，提高了Ag/p-GaN间的欧姆接触性能。我们认为，界面处的Ni会优先和p-GaN表面Ga2O3氧化物中的O结合形成Ni2O3，进而降低了p-GaN表面费米能级，提高了Ag/p-GaN之间的欧姆接触性能。  
        关键词：Ag/p-GaN接触;牺牲Ni处理;Ni插入层;表面费米能级   
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        更新时间：2020-08-12

        器件制备及器件物理

      • 近紫外LED封装器件的热稳定性及可靠性

        樊嘉杰, 曹建武, 刘杰, 经周, 孙博, 胡爱华
        2019, 40(7): 871-878. DOI: 10.3788/fgxb20194007.0871
        摘要：紫外发光二极管（紫外LED）已经在许多超越照明领域展示出了特殊的应用优势，例如健康医疗、消毒杀菌、环保及传感等领域。本文采用仿真和实验相结合的方法研究了具有不同封装结构的近紫外LED封装器件的热稳定性，并对其进行了高温老化可靠性测试评估。研究结果表明:LED器件的辐射功率和正向电压随温度的升高而下降，其中，具有倒装结构的器件下降趋势明显小于正装结构，这表明其热稳定性较好；经过55℃恒温额定电流条件下的可靠性测试发现具有倒装结构的器件光-色特性衰减速率小于正装器件。通过本文研究可以得出结论:具有低热阻、小尺寸等优点的的倒装封装结构有助于提高近紫外LED器件的光-热稳定性和可靠性。  
        关键词：近紫外LED;封装;光热性能;热稳定性;可靠性   
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        更新时间：2020-08-12

      • 二氧化钛阵列的制备及其光学性能

        张建城, 陈红婉, 吴坦洋, 李昆燕, 金云霞
        2019, 40(7): 879-884. DOI: 10.3788/fgxb20194007.0879
        摘要：以水热法制备了由纳米棒组成的二氧化钛阵列。通过控制反应时间，对组成阵列的二氧化钛纳米棒的尺寸进行调节。利用扫描电镜和X射线衍射光谱分析了样品的形貌和晶体结构，发现将反应时间由4 h延长至8 h，二氧化钛纳米棒的直径由100 nm增大到200 nm。利用紫外-可见吸收光谱测量了样品的光吸收特性，发现了尺寸效应引起的吸收边和带隙变化，反应时间由4 h延长至8 h，样品带隙由3.09 eV变化至2.97 eV。利用荧光光谱研究样品的光致发光性能，发现了样品的近带边发光（382 nm左右）、自陷激子发光（420 nm左右）、束缚激子发光（456 nm左右）和缺陷能级发光（492 nm左右）。  
        关键词：水热法;二氧化钛阵列;光致发光   
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        更新时间：2020-08-12

      • 大信号无水冷LD侧泵Nd∶YAG激光放大器

        邹吉跃, 刘学胜, 徐爱东, 王聪聪, 闫岸如, 赵明, 杨松, 刘友强, 王智勇
        2019, 40(7): 885-890. DOI: 10.3788/fgxb20194007.0885
        摘要：为了获得高激光脉冲能量，设计了高能脉冲激光放大系统。对该放大系统的输出能量、脉冲宽度、能量稳定度、输出脉冲宽度等进行了研究。首先，进行四能级激光速率方程的分析递推出泵浦能量和储存能量、增益系数等的关系。接着，进行了激光放大器的系统设计，然后进行实验验证，最后，实验还进行了输出激光的性能测试。实验结果表明:在Nd:YAG晶体棒尺寸为? 8 mm×100 mm、Nd3+的掺杂浓度为1.1%、泵浦功率最大24 kW、重复频率为10 Hz、泵浦电流为80 A、泵浦脉宽为200 μs的条件下，得到脉冲宽度10 ns、最大脉冲能量1 050 mJ的脉冲激光，输出能量不稳定度<3%，通过刀口法测得水平和垂直方向光束质量M2分别是3.9和4.8。满足了高能量、无水冷、稳定可靠等要求。  
        关键词：LD侧面泵浦;放大器;高能量;无水冷   
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        更新时间：2020-08-12

      • InGaN/GaN多量子阱蓝光LED外延片的变温光致发光谱

        杨超普, 方文卿, 毛清华, 杨岚, 刘彦峰, 李春, 阳帆
        2019, 40(7): 891-897. DOI: 10.3788/fgxb20194007.0891
        摘要：利用MOCVD在Al2O3（0001）衬底上制备InGaN/GaN MQW结构蓝光LED外延片。以400 mW中心波长405 nm半导体激光器作为激发光源，采用自主搭建的100~330 K低温PL谱测量装置，以及350~610 K高温PL测量装置，测量不同温度下PL谱。通过Gaussian分峰拟合研究了InGaN/GaN MQW主发光峰、声子伴线峰、n-GaN黄带峰峰值能量、相对强度、FWHM在100~610 K范围的温度依赖性。研究结果表明:在100~330 K温度范围内，外延片主发光峰及其声子伴线峰值能量与FWHM温度依赖性，分别呈现S与W形变化；载流子的完全热化分布温度约为150 K，局域载流子从非热化到热化分布的转变温度为170~190 K；350~610 K高温范围内，InGaN/GaN MQW主发光峰峰值能量随温度变化满足Varshni经验公式，可在MOCVD外延生长掺In过程中，通过特意降温在线测PL谱，实时推算掺In量，在线监测外延片生长。以上结果可为外延片的PL发光机理研究、高温在线PL谱测量设备开发、掺In量的实时监测等提供参考。  
        关键词：GaN;多量子阱;发光二极管;外延;光致发光   
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        更新时间：2020-08-12

      • 基于TracePro的狭缝光栅自由立体LED显示器件的串扰仿真

        曾祥耀
        2019, 40(7): 898-906. DOI: 10.3788/fgxb20194007.0898
        摘要：利用TracePro仿真软件对狭缝光栅自由立体LED显示器件的串扰进行仿真。首先，通过对狭缝光栅的设计原理分析，并基于LED模块的发光像素面积2 mm×2 mm，黑矩阵的面积1 mm×1 mm，设定最佳观看距离为5 m的两视点狭缝光栅自由立体LED显示器件，计算出光栅的狭缝宽度和挡光宽度都为2.87 mm。其次，利用这些参数，通过TracePro软件建立狭缝光栅自由立体LED显示器件的仿真模型，通过仿真运算得到左、右视频的光照度分布图，并通过归一化发现它们的光照度均匀性较差，观看时会导致"眩晕"现象。最后，借助自由立体显示器件串扰的测量方法，根据仿真左、右视频照度分布图的交叉曲线，定性分析了仿真结果，并结合Orign 9.1软件定量对仿真的串扰值进行计算，得出其串扰值为42.4%。这为进一步优化狭缝光栅自由立体LED显示器件的设计和性能提供了理论依据和技术支持。  
        关键词：立体显示;狭缝光栅自由立体LED显示;仿真;串扰   
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        更新时间：2020-08-12

      • 石墨片作辅助热沉的高功率半导体激光器热传导特性

        房俊宇, 石琳琳, 张贺, 杨智焜, 徐英添, 徐莉, 马晓辉
        2019, 40(7): 907-914. DOI: 10.3788/fgxb20194007.0907
        摘要：为使边发射高功率单管半导体激光器有源区温度降低，增加封装结构的散热性能，降低器件封装成本，提出一种采用高热导率的石墨片作为辅助热沉的高功率半导体激光器封装结构。利用有限元分析研究了采用石墨片作辅助热沉后，封装器件的工作热阻更低，散热效果更好。研究分析过渡热沉铜钨合金与辅助热沉石墨的宽度尺寸变化对半导体激光器有源区温度的影响。新型封装结构与使用铜钨合金作为过渡热沉的传统结构相比，有源区结温降低4.5 K，热阻降低0.45 K/W。通过计算可知，激光器的最大输出功率为20.6 W。在研究结果的指导下，确定铜钨合金与石墨的结构尺寸，以达到最好的散热效果。  
        关键词：半导体激光器;散热性能;石墨辅助热沉;有限元分析;封装结构   
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        更新时间：2020-08-12

      • 界面处理对AlGaN/GaN MIS-HEMTs器件动态特性的影响

        韩军, 赵佳豪, 赵杰, 邢艳辉, 曹旭, 付凯, 宋亮, 邓旭光, 张宝顺
        2019, 40(7): 915-921. DOI: 10.3788/fgxb20194007.0915
        摘要：研究不同界面处理对AlGaN/GaN金属-绝缘层-半导体（MIS）结构的高电子迁移率晶体管（HEMT）器件性能的影响。采用N2和NH3等离子体对器件界面预处理，实验结果表明，N2等离子体预处理能够减小器件的电流崩塌，通过对N2等离子体预处理的时间优化，发现预处理时间10 min能够较好地提高器件的动态特性，30 min时动态性能下降。进一步引入AlN作为栅介质插入层并经过高温热退火后能够有效提高器件的动态性能，将器件的阈值回滞从411 mV减小至111 mV，动态测试表明，在900 V关态应力下，器件的电流崩塌因子从42.04减小至4.76。  
        关键词：电流崩塌;AlN栅介质插入层;界面处理;AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管   
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        更新时间：2020-08-12

        发光学应用及交叉前沿

      • 王春丹, 刘保生, 边刚, 马丽花, 张红彩, 程旭
        2019, 40(7): 922-929. DOI: 10.3788/fgxb20194007.0922
        摘要：为了研究药物与胃蛋白酶（PEP）相互作用后对药效及胃部消化能力的影响，在模拟生理条件下，建立了光谱测定。本文通过荧光法、同步荧光法和分子对接模拟技术研究了在298，310，318 K时盐酸吡格列酮（PGH）和PEP之间的相互作用机理。结果表明，PGH与PEP之间通过静电引力及氢键作用以静态猝灭的方式形成了1:1的稳定复合物；PEP的酪氨酸残基（Tyr）和色氨酸残基（Trp）均参与了反应；PGH-PEP的结合对后继配体存在正协同作用。通过估算得知:当患者服用PGH 15~45 mg时，胃液中的药物结合率为0.0013%~0.0032%，数值很小，即PGH与PEP的结合对PGH药效几乎没有影响；PEP的结合率为69.76%~87.37%，即服用PGH使得游离的PEP减少69.76%~87.37%，表明服用PGH将使患者的消化功能受到影响。分子对接技术表明PGH与PEP的最佳结合位点位于PEP的催化活性中心处，且两者的结合作用改变了PEP催化活性中心处氨基酸残基的微环境。  
        关键词：盐酸吡格列酮;胃蛋白酶;作用机理;荧光法;分子对接   
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        更新时间：2020-08-12

      • 多量程原位水质总磷总氮一体式在线监测仪

        李文, 吕赫, 徐明刚, 程李, 马俊源
        2019, 40(7): 930-940. DOI: 10.3788/fgxb20194007.0930
        摘要：针对地表水和城镇污水对于总磷（TP）总氮（TN）联合测定的需求，基于国标法提出了联合测定原理，利用顺序注射技术和微控技术建立水质总磷总氮多量程在线监测系统，完成了TP和TN的测定。总磷的测定量程分为0~1.2，1.2~2.5，2.5~5 μg·mL-1；总氮测定量程分为0~10，10~20，20~40 μg·mL-1。测定范围涵盖地表水环境I~V类水和城镇污水处理厂排放标准中总磷、总氮的标准限值。利用交替最小二乘拟合算法建立了总磷与总氮测定的回归模型。实验结果表明，其校正决定系数≥ 0.996 4，最低检出限分别为0.01 μg·mL-1和0.05 μg·mL-1，重复性相对标准偏差（RSD）分别为1.36%~3.84%、0.78%~3.69%，贵州七大水库实际水样数据比对中，总磷相对误差≤ ±3.7838%，总氮相对误差≤ ±3.69%。系统运行稳定，可以精准、高效地分析不同地表水样的总磷总氮，为环境保护和污水排放提供了技术支持，尤其适用于实验室、站房式、便携式在线水质监测。  
        关键词：多量程;总磷;总氮;朗伯比尔定律;在线监测;光电二极管   
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        更新时间：2020-08-12
      • 杨文生, 杨菀, 马亚军
        2019, 40(7): 941-946. DOI: 10.3788/fgxb20194007.0941
        摘要：以2-氨基苯并咪唑和7-羟基香豆素为基本原料制备了Mg2+荧光探针，采用核磁共振谱与质谱等手段对产物的构成进行了详尽的表征。然后通过荧光发射光谱的测试分析，了解了探针的各项性能。结果显示，在MeOH:H2O=1:1（V:V）混合溶液中探针对Mg2+具有良好的选择性而不受其他金属离子（Ca2+、Na+、Li+、K+、Cu2+、Fe3+、Zn2+、Ni2+、Mn2+、Ba2+、Cd2+、Cr3+、Ag+、Al3+、Hg2+、Co2+、Pb2+）的干扰。探针对Mg2+具有可逆性，其检测限为7.3×10-8 mol/L。通过对探针的性能研究可知该探针能够完成对Mg2+的检测，在生命医学、环境科学及分析化学等领域具有潜在的应用价值。  
        关键词：香豆素;荧光探针;金属离子;检测限   
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        更新时间：2020-08-12
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