最新刊期
      2020年第41卷第9期

        特邀综述

      • 用于固态照明的Mn4+离子光谱学

        BRIK Mikhail G, 马崇庚, SRIVASTAVA Alok M, PIASECKI Michal
        2020, 41(9): 1011-1029. DOI: 10.37188/fgxb20204109.1011
        摘要：Mn4+离子激活的荧光粉在固态照明领域作为红光发射的热点载体正日益受到关注。我们针对当前研究热度撰写了Mn4+离子光谱学的回顾，并在回顾中聚焦了许多对红色荧光粉商业研制有价值的重要基础研究点。这些研究点涵盖了如何理解自由和晶场状态下Mn4+离子的能级结构以及Mn4+发射波长对基质的依赖关系。此外，我们就如何实验调控Mn4+离子掺杂型荧光粉的发射波长和发光强度给出了许多实际可行的建议。更为重要的是，我们收集并讨论了100多种荧光粉基质中Mn4+离子光谱学参数，对它们的理解将会为未来Mn4+掺杂型红色荧光粉的实验开发奠定基础。  
        关键词：Mn4+离子;红色荧光粉;白光LED   
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        更新时间：2020-09-10

      • 离散偶极近似仿真金属调制稀土荧光及应用研究

        吕锐婵, 王燕兴, 杨凡, 陈朝晖, 田捷, 林君
        2020, 41(9): 1030-1044. DOI: 10.37188/fgxb20204109.1030
        摘要：上转换荧光材料由于具有独特的反斯托克斯发射、激发光成像深、自发荧光低、物理化学性质稳定等特点，因此作为影像药剂被广泛研究，在生物医疗领域的应用也得到了不断的发展，但较低的发光效率制约了其发展。金属纳米粒子具有独特的局域表面等离子共振效应，可以有效地增强上转换荧光。本文主要综述离散偶极近似仿真对金属调制荧光的理论指导、实验验证和生物应用。离散偶极近似仿真能够计算纳米粒子电磁特性，可以预测等离子共振峰的位置和强度，从而指导设计金属增强稀土荧光的结构，并对其荧光性能进行测试验证。综述中共涉及了六种不同的稀土-金属复合结构，都获得了金属增强荧光的效果，并实现了其在生物成像和治疗领域的应用。  
        关键词：上转换荧光;表面等离子共振;近红外激光   
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        更新时间：2020-09-10

      • 基于稀土发光纳米材料的时间分辨成像

        王鑫, 韩晓军, 陈冠英
        2020, 41(9): 1045-1057. DOI: 10.37188/fgxb20204109.1045
        摘要：时间分辨成像是一种在时域层面区分荧光信息的成像技术。该技术能有效地消除自体荧光和光散射的背景干扰，从而极大地提高成像信噪比和灵敏度；同时该成像技术不依赖于生物组织的厚度，适用于生物活体多通道定量检测。稀土发光纳米材料具有独特的光学性质，不仅在生物窗口内存在多个近红外窄带辐射，而且具备长荧光寿命（微秒-毫秒范围，长于生物内源性荧光团3个数量级以上），适用于时间分辨生物成像。特别是稀土纳米晶可以通过调节纳米结构和组分实现其荧光寿命的人工精确调控，从而制备出系列寿命编码型探针应用于活体时间域分辨成像。本文主要阐述了稀土发光纳米材料荧光寿命的普适性调控策略，系统地综述了该材料在时间分辨成像中的最新研究进展，并展望了其未来发展趋势。  
        关键词：稀土发光纳米材料;寿命;时间门成像;寿命编码成像   
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        更新时间：2020-09-10

      • 金属卤化物钙钛矿光催化材料研究进展

        黄浩, 赵韦人, 李杨, 罗莉
        2020, 41(9): 1058-1081. DOI: 10.37188/fgxb20204109.1058
        摘要：发展绿色、环保、可持续的化学过程是当今环境、能源、化学学科面临的重大挑战。太阳能驱动光催化实现化学燃料制备、降解环境污染物、高附加值产物转化是解决目前面临的能源和环境问题的一条有效途径。近年来，金属卤化物钙钛矿材料作为一种新型高效的光催化材料受到了广泛关注。本文系统地阐述了金属卤化物钙钛矿材料在光催化析氢、光催化CO2还原和光催化有机物转化中的研究进展，讨论了金属卤化物钙钛矿的光催化作用机理和面临的困难，最后对金属卤化物钙钛矿光催化材料的发展方向进行了分析和展望。  
        关键词：金属卤化物钙钛矿;光生载流子;光催化析氢;光催化CO2还原;光催化有机物转化   
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        更新时间：2020-09-10

        创刊40周年特别专栏——青稞论道

      • 秦安军, 胡蓉
        2020, 41(9): 1082-1086. DOI: 10.37188/fgxb20204109.1082
        摘要：聚集诱导发光（AIE）已经成为材料及化学等领域的研究热点。相较于研究较成熟的AIE小分子，AIE聚合物具有诸如良好的成膜性、协同放大效应及多功能修饰性等优势，但其研究还有待进一步发展，其优势还需要进一步体现。本文从性质和应用出发，探讨了AIE聚合物相较于小分子的优势，并展望了这一领域的机遇和挑战。  
        关键词：聚集诱导发光;聚合物;协同放大效应;高技术应用   
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        更新时间：2020-09-10

      • 长余辉发光——闪耀人生的那颗夜明珠

        潘梅, 朱诚逸, 王政
        2020, 41(9): 1087-1092. DOI: 10.37188/fgxb20204109.1087
        摘要：长余辉发光材料因其独特的光学性质在显示、防伪、成像等不同领域显示出巨大的应用前景。本文结合作者的科研经历和文献概览，介绍了无机、有机、金属-有机类长余辉发光材料的基本概念和前沿，包括长余辉发光的新机制和理念、不同材料体系的利弊和争议、以及面向未来的需求和展望。如同在黑夜中熠熠生辉的那颗夜明珠，科学和真理的光芒将永远激励科学家们不忘初心，探索奋进。  
        关键词：发光材料;长余辉;无机;有机;金属-有机   
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        更新时间：2020-09-10

        材料合成及性能

      • 一种新型交联电子传输材料在OLED中的应用

        高朝, 谢黎明, 苏文明, 崔铮
        2020, 41(9): 1093-1101. DOI: 10.37188/fgxb20204109.1093
        摘要：设计并合成了一种新型的可交联电子传输材料TV-T2T。该材料经过热交联之后具有优异的抗溶剂特性，并且TV-T2T的LUMO能级为-3.5 eV，这将更有利于电子从ZnO层注入到发光层中。另外，溶液法制备的三层薄膜ZnO/TV-T2T/2，6-Dczppy:Ir（mppy）3，其粗糙度低至2.27 nm，优于未加入TV-T2T电子传输层的双层薄膜（2.37 nm），可以有效减少漏电流的产生。随后，将TV-T2T应用于三层溶液法制备的倒置有机发光二极管中，获得了5.1% EQE的器件性能，是不加TV-T2T的器件性能（EQE为3.0%）的1.7倍。  
        关键词：交联材料;电子传输层;电子注入能力;溶液法;倒置OLED   
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        更新时间：2020-09-10
      • 廖华珍, 肖萍, 叶松, 王德平
        2020, 41(9): 1102-1113. DOI: 10.37188/fgxb20204109.1102
        摘要：采用共沉淀法合成了尺寸小于10 nm的Yb3+/Ln3+（Ln=Ho3+，Tm3+）掺杂β-NaYF4核纳米晶，在此基础上构建了NaYF4:Yb3+，Ln3+@NaYF4:Yb3+@NaYF4核-双层壳结构纳米晶，并通过XRD和TEM测试证明了中间活性壳和最外层惰性壳的成功包覆。光谱结果表明，在活性核和活性壳中分别掺杂Yb3+、并进一步生长最外层的惰性壳能够有效地提高Ho3+和Tm3+的上转换发射强度，这是由核-双层壳结构纳米晶对980 nm激发光的吸收增强以及Yb3+浓度猝灭阈值的提高所引起的高效能量传递共同导致的。此外，通过调节中间壳层中的Yb3+掺杂浓度，可以获得高效可调发光。本研究为开发多色高效上转换发光纳米晶提供了一条有效的途径。  
        关键词：上转换发光;核-双层壳结构;β-NaYF4   
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        更新时间：2020-09-10

      • 染料敏化增强Ho3+单带上转换红光

        王丹, 薛彬, 涂浪平, 张友林, 宋军, 屈军乐, 孔祥贵
        2020, 41(9): 1114-1121. DOI: 10.37188/fgxb20204109.1114
        摘要：单带上转换红光发射在高分辨生物标记及三维彩色显示方面具有重要应用。本文针对Ho3+/Ce3+共掺杂纳米体系单带上转换红光较弱的问题，设计制备了染料（IR-806）敏化的NaYF4:Yb/Ho/Ce（20%/2%/10%）@NaYF4:Nd（20%）纳米晶，显著增强了上转换红光发射。采用溶剂热法制备了均匀的上转换纳米粒子，通过调控核内部Ce3+离子掺杂浓度比例（0~10%）逐步获得单带上转换红光发射。在此基础上，通过上转换纳米粒子表面连接近红外IR-806染料分子，808 nm激发下其上转换发光强度提高了约22倍，特别地，红绿荧光强度比从4.8增至8.4。结果表明，染料敏化可用于增强上转换单带红光发射，并提高红光色纯度，这有利于高清晰的生物成像应用。  
        关键词：上转换发光;单带红光发射;染料敏化;纳米粒子   
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        更新时间：2020-09-10
      • 张鹏, 谢婉莹, 左瑞良, 谢宗儒, 齐国翠, 王丽丽, 银秀菊
        2020, 41(9): 1122-1127. DOI: 10.37188/fgxb20204109.1122
        摘要：NaBiF4作为一种新型的上转换发光基质材料，具有优异的发光性能。本文以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为表面活性剂，通过溶剂热法成功制备出水溶性NaBiF4:Yb3+/Er3+/Mn2+上转换微米晶，并对其晶相、形貌及发光性能进行了表征。在980 nm激发光条件下，NaBiF4:Yb3+/Er3+/Mn2+可发射出强烈的绿色发光，且发光强度随Mn2+掺杂浓度的提高呈现先增强后减弱的趋势，表现出优异的上转换发光性能。同时，NaBiF4:Er3+/Yb3+/Mn2+上转换发光对温度具有良好的依赖性，有望成为潜在的温度传感器材料。  
        关键词：上转换发光;NaBiF4;PVP表面活性剂;温度依赖性   
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        更新时间：2020-09-10
      • 李子娟, 安雪, 牛昊, 闫景辉, 连洪洲
        2020, 41(9): 1128-1136. DOI: 10.37188/fgxb20204109.1128
        摘要：以稀土氯化物为反应前驱体，采用高温溶剂法合成单分散、形貌和尺寸均一的NaYF4:20% Yb3+，2% Er3+上转换发光纳米粒子。探讨了反应时间、温度以及油酸加入量对产物结构和光学性能的影响。通过XRD、SEM、EDS、XPS及光致发光等对产物性能进行表征。结果表明，样品与标准卡片匹配良好，为纯相，属六方晶系；所合成的纳米粒子形貌为六角盘状，对角线长度约为77 nm，厚度约为54 nm；在980 nm激光激发下，所合成纳米粒子在523 nm和542 nm左右的绿光区以及峰值位于656 nm左右的红光区均可观察到Er3+的特征发射峰，分别归属于2H11/2、4S3/2及4F9/2能级到4I15/2能级之间的跃迁，不论是红光还是绿光吸收均为双光子过程。  
        关键词：高温溶剂热分解法;NaYF4:Yb3+, Er3+;纳米粒子;上转换发光;单分散   
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        更新时间：2020-09-10

      • 聚合物太阳能电池中石墨烯量子点掺杂材料的优化

        孙强, 范思大, 董金鹏, 苏和平, 王丽娟, 李占国, 曲轶
        2020, 41(9): 1137-1145. DOI: 10.37188/fgxb20204109.1137
        摘要：采用溶剂热法，以氧化石墨烯为前驱体制备了石墨烯量子点（GQDs），将不同制备条件和质量分数的GQDs掺杂到聚3-己基噻吩和[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM:P3HT）中作为敏感层制备了太阳能电池器件。实验结果表明，敏感层掺杂0.2%质量分数的GQDs时，太阳能电池光电转换效率较未掺杂器件提高了16.45%。敏感层掺杂反应时间4 h和温度220℃制备的GQDs，获得低粗糙度和高紫外可见光吸收强度的敏感层薄膜，制备的太阳能电池器件光电转换效率为1.34%，较未掺杂GQDs器件提高了12.60%。因此，GQDs适宜的制备条件和掺杂浓度可以提高太阳能电池器件的光电转换效率。  
        关键词：石墨烯量子点;敏感层P3HT:PCBM;聚合物太阳能电池;表面粗糙度;UV-Vis吸收光谱   
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        更新时间：2020-09-10

        器件制备及器件物理

      • 悬空车轮形氮化镓发光二极管

        朱刚毅, 仇国庆, 秦飞飞, 刘威, 袁佳磊, 施政, 王永进, 徐春祥
        2020, 41(9): 1146-1152. DOI: 10.37188/fgxb20204109.1146
        摘要：减少器件的界面损耗从而提升其发光性能一直是发光二极管领域一个重要的研究热点。本文采用标准半导体工艺在硅衬底上制备了GaN基车轮形发光器件。采用各向同性湿法蚀刻工艺将器件悬空，比较并研究了悬空对器件的性能，包括光强、半高宽、波长漂移、3 dB带宽等的影响。由于减小了光损耗，在悬空结构中腔效应更加明显，器件的电致发光和通信性能得到了提升。本研究对电驱动光源的制备和可见光通信具有重要意义。  
        关键词：发光二极管;氮化镓;车轮形微腔;3 dB带宽   
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        更新时间：2020-09-10

      • 基于三明治结构的ZnO紫外光电探测器

        杨翘楚, 孙赫阳, 张福隆, 王天枢
        2020, 41(9): 1153-1157. DOI: 10.37188/fgxb20204109.1153
        摘要：采用射频磁控溅射方法制备了三明治结构ZnO紫外光电探测器，即在传统金属-半导体-金属（MSM）单层ZnO紫外光电探测器的基础上再铺设一层ZnO薄膜，从而构建三明治器件结构。三明治结构ZnO紫外光电探测器响应度在5 V偏压下达到了0.05 A/W，暗电流为1.44×10-5 A，器件的整体性相比较传统单层ZnO紫外光电探测器得到了明显的改善。这主要归因于金属与半导体接触的耗尽区可以直接吸收入射光，提高了入射光的吸收效率，避免了传统上层电极对入射光的遮蔽作用。  
        关键词：三明治结构;ZnO紫外光电探测器;响应度   
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        更新时间：2020-09-10

      • 高功率半导体激光阵列的高温特性机理

        李波, 王贞福, 仇伯仓, 杨国文, 李特, 赵宇亮, 刘育衔, 王刚, 白少博, 杜宇琦
        2020, 41(9): 1158-1164. DOI: 10.37188/fgxb20204109.1158
        摘要：高峰值功率半导体激光阵列在高温工作条件中的应用需求日益凸显，本文以微通道封装的高峰值功率960 nm半导体激光阵列为研究对象，通过精密控温系统测试了其在10~80℃范围内峰值功率、电光转换效率、工作电压和光谱等一系列光电特性，结合理论分析，给出不同温度下电光转化效率的能量损耗分布。结果表明，工作温度从10℃升高到80℃后，电光转化效率从63.95%下降到47.68%，其中载流子泄漏损耗占比从1.93%上升到14.85%，是导致电光转换效率下降的主要因素。该研究对高峰值功率半导体激光器阵列在高温应用和激光芯片设计方面具有重要的指导意义。  
        关键词：高功率半导体激光阵列;高温;微通道;电光转化效率;能量损耗分布   
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        更新时间：2020-09-10

      • 氧化镓微晶薄膜制备及其日盲深紫外探测器

        赖黎, 莫慧兰, 符思婕, 毛彦琦, 王加恒, 范嗣强
        2020, 41(9): 1165-1171. DOI: 10.37188/fgxb20204109.1165
        摘要：采用射频磁控溅射技术和热退火技术在石英衬底上制备了微晶态Ga2O3薄膜。利用X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱（Raman）、紫外-可见-红外分光光度计（UV-Vis-IR）以及X射线光电子能谱仪（XPS）等手段对薄膜结构、光学特性以及化学组分进行了系统研究。结果表明，制备的Ga2O3薄膜呈非晶态，退火处理后，薄膜由非晶态转变为含β相Ga2O3的微晶薄膜，随退火温度升高，薄膜内部微晶成分不断增加，但最终在石英衬底上制备的薄膜并未全部转换成全晶态薄膜（β-Ga2O3）。基于非晶和微晶Ga2O3薄膜制备了金属-半导体-金属（MSM）结构的日盲深紫外探测器，发现非晶Ga2O3薄膜基器件表现出更高的光响应，而微晶Ga2O3薄膜基器件则具有更低的暗电流和更快的响应速度。  
        关键词：氧化镓;微晶;光电性能;日盲紫外探测器   
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