最新刊期
      2021年第42卷第2期

        封面文章

      • 基于上转换荧光粉的紫外光源设计

        陈凤, 陈璐, 刘峰, 张亮亮, 武华君, 吴昊, 王笑军, 张家骅
        2021, 42(2): 131-135. DOI: 10.37188/CJL.20200347
        摘要：提到荧光粉光转化（Phosphor-converted，PC）类型的光源，人们熟悉的是白光照明或近红外波段的光源，而对紫外波段PC光源的概念比较陌生。本文基于蓝光激发的上转换发光现象，提出了一个新型PC紫外光源的概念。首先选取Lu2Pr0.01Gd0.99Al2Ga3O12上转换荧光粉为展示材料，该材料在450 nm激光辐照下发射位于313 nm的紫外线。随后，采用刮涂工艺将该荧光粉材料制备成荧光陶瓷薄膜。通过蓝光远程激发荧光粉层的方法对荧光薄膜的紫外发射进行了成像演示。目前来看，尽管这个PC设计的光转换效率并不高，但光谱和成像实验显示了其作为紫外光源的可行性。该设计可以为明亮环境下的紫外示踪或指示等应用提供选择。  
        关键词：荧光粉光转化;pc紫外光源;Pr3+离子上转换;Gd3+发射;荧光陶瓷薄膜   
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        更新时间：2021-02-08

        特邀综述

      • 近红外应力发光材料研究进展

        杨秀霞, 涂东
        2021, 42(2): 136-152. DOI: 10.37188/CJL.20200364
        摘要：应力发光材料因在应力传感、光学信息存储、生物成像显示、防伪等领域的潜在应用，引起了广大科研工作者的关注。但是，目前已知该材料的发光大多集中在可见光波段范围，这极大地限制了其更广阔的应用；而近红外应力发光材料由于不受明亮环境的干扰以及具有良好的生物组织透过性，逐渐步入科研工作者的视野，成为一类重要的应力发光材料。本文主要综述了近红外应力发光材料的最新研究进展，并对其未来研究方向提出了展望。  
        关键词：应力发光;近红外;应力传感;发光机理   
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        更新时间：2021-02-08

        研究快报

      • 交流驱动的绿光透明有机电致发光器件 增强出版

        张祥, 陈逸凡, 刘士浩, 张乐天, 谢文法
        2021, 42(2): 153-157. DOI: 10.37188/CJL.20200384
        摘要：采用半透明的镁银合金阴极成功制备了直流驱动的绿光透明有机电致发光器件，并在此基础上，提出利用半透明的镁银合金中间连接层连接两个发光子单元的新型器件结构，从而成功实现了交流驱动的绿光透明有机电致发光器件。在铟锡氧化物和镁银合金两侧的出光方向上，器件的光谱完全一致，最大亮度分别达到1 374 cd/m2和283 cd/m2，最高效率分别达到26.1 cd/A（8.1 lm/W）和3.5 cd/A（1.7 lm/W），铟锡氧化物一侧的性能较好是由于铟锡氧化物电极和镁银合金中间连接层的透过率不同形成的。在低频交流电驱动下，器件的两个发光子单元交替发出绿光；而在高频交流电驱动下，由于人眼无法分辨交替点亮时的闪烁，两个发光子单元对于人眼而言则是同时且稳定地发出绿光。  
        关键词：交流驱动;透明;有机发光器件   
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        更新时间：2021-02-08

        材料合成及性能

      • 多坩埚温度梯度法生长Dy3+:LaF3晶体及发光特性

        阮芳芳, 杨龙, 胡广, 王爱梅, 薛艳艳, 杨龙亮, 王泽徐, 吴绍华, 郑丽和
        2021, 42(2): 158-164. DOI: 10.37188/CJL.20200330
        摘要：采用多坩埚温度梯度法（Multi-crucible temperature gradient technology，MC-TGT）制备了Dy3+掺杂氟化镧（Dy3+：LaF3）晶体。通过电感耦合等离子体发射光谱仪、透射光谱、吸收光谱、荧光光谱等手段对Dy3+在LaF3晶体中的实际掺杂浓度、中红外透过光谱、可见光波段光谱特性等进行了研究。实验结果表明，Dy3+在LaF3晶体中的分凝系数约为0.8；格位浓度随着Dy3+掺杂浓度提高而增加，2% Dy：LaF3晶体中的格位浓度达5.90×1020 ions·cm-3。在1% Dy：LaF3晶体中，采用400 nm光激发，发光中心波长位于601 nm的发射谱带强度最大，位于511 nm的发射峰最宽，半高宽达152 nm；改用450 nm光激发，最强发射峰移至677 nm，最宽发射峰位于568 nm处。提高Dy3+掺杂浓度到2%，采用400 nm或450 nm光激发，发光中心波长均位于478 nm和571 nm。在透射光谱2.5~9 μm范围内，Dy：LaF3晶体（厚度为0.96 mm）红外波段透过率达85%以上。Dy：LaF3晶体有望在可见光、中红外等激光领域得到应用。  
        关键词：温度梯度法;镝离子;氟化镧晶体;中红外透过光谱;荧光光谱   
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        更新时间：2021-02-08
      • 刘胜达, 房丹, 方铉, 赵鸿滨, 李承林, 王登魁, 王东博, 王晓华, 马晓辉, 魏志鹏
        2021, 42(2): 165-186. DOI: 10.37188/CJL.20200304
        摘要：近年来，锑化物Ⅱ类超晶格材料在外延生长和发光性质等方面的研究取得了巨大的进步，为获得高性能中红外波段光电子器件奠定了重要的基础。然而，由于传统的InAs/GaSb体系超晶格材料中内部本征Ga原子缺陷的存在，使得InAs/GaSb材料的少子寿命过短，严重影响了光电子器件性能的提升，因此设计并生长具有长少子寿命的新材料体系超晶格材料具有重要的研究意义。本文对现阶段锑化物Ⅱ类超晶格材料的各类材料体系进行了总结和分析，着重强调了各类材料体系的外延生长条件、结构及光学特性等方面的研究进展，并对锑化物Ⅱ类超晶格材料今后的发展进行了展望。  
        关键词：锑化物;超晶格;分子束外延;少子寿命   
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        更新时间：2021-02-08
      • 李晓丹, 张俐, 赵慧颖, 常钰磊, 涂浪平, 张友林, 孔祥贵, 李齐清
        2021, 42(2): 187-194. DOI: 10.37188/CJL.20200381
        摘要：在Yb3+和Er3+共掺杂氟化物纳米体系中，2% Er3+掺杂浓度为上转换发光的最佳浓度，高于这个浓度，随着Er3+掺杂浓度的增加，将发生严重上转换发光浓度猝灭，已为人们广泛认知和接受。本文合成了不同Er3+/Yb3+掺杂浓度比的NaYb1-xF4：Erx3+系列上转换发光纳米粒子。通过扫描电镜、XRD和荧光光谱等分析方法对这些合成的样品进行了表征。研究结果表明，当Er3+/Yb3+掺杂浓度比在0.02/0.98~0.2/0.8和0.6/0.4~0.8/0.2范围时，合成的NaYb1-xF4：Erx3+纳米粒子分别为α相和β相结构；而特别值得注意的是，当掺杂浓度比在0.3/0.7~0.4/0.6范围时，合成的纳米粒子为从α相向β相过渡的α相和β相共存相结构。Er3+/Yb3+最佳掺杂浓度比分别为0.02/0.98和0.4/0.6的两种α相和β相共存相结构的纳米粒子都展现了非常好的上转换发光增强。这些结果对于理解稀土离子浓度发光猝灭机制，提高上转换发光效率，促进稀土纳米发光材料在新型光源、生物医学和激光等领域的应用都具有重要的科学研究意义和启发作用。  
        关键词：氟化物纳米粒子;Yb3+和Er3+共掺杂;最佳浓度;相变;上转换发光   
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        更新时间：2021-02-08

      • CsPbBr3光波导中激子局域场和复合速率的增强

        刘春旭, 张继森, 陈泳屹, 宋悦, 赵海峰, 骆永石, 张立功, 张振中, 王立军
        2021, 42(2): 195-200. DOI: 10.37188/CJL.20200375
        摘要：将银膜和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）及高增益的钙钛矿CsPbBr3集成一个平面光波导，通过对体系的物理机理和光学特性研究，探索等离子体结构新应用的可能。实验结果表明，随着体系结构的改变，特别是对PMMA厚度的调制，发现局域在银膜和钙钛矿CsPbBr3界面电磁场增强，使得CsPbBr3激子的发光和辐射速率（Γ=τ-1）增强。我们用双指数衰减和描述系综衰减的延展模型分别进行了讨论，发现二者有较大的差别。采用双指数衰减拟合求寿命没考虑系综的限域效应和银/CsPbBr3界面上传播表面等离极化激元（SPPs）引起的局域场增强，所以在自由空间拟合得到的平均荧光寿命τavg在30~25 ns范围，与先前报道结果接近。而用系综衰减的延展模型得到τavg在12~9 ns范围，荧光寿命显著变小即辐射速率增强。上述研究对开发表面等离激元发光显示器件和光物理基础研究提供了依据。  
        关键词：钙钛矿CsPbBr3;表面等离子体;光波导;局域场增强   
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        更新时间：2021-02-08

        器件制备及器件物理

      • 基于Ag微孔阵列结构电极的MgZnO紫外探测器制备和特性

        王丽嫣, 刘可为, 陈星, 朱勇学, 侯其超, 申德振
        2021, 42(2): 201-207. DOI: 10.37188/CJL.20200362
        摘要：通过金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上生长了MgZnO薄膜，结合光刻和聚苯乙烯(PS)小球模板技术，制备了基于Ag微孔阵列电极结构的MgZnO紫外探测器。与基于常规金属薄膜电极的器件相比，基于微孔阵列叉指电极的MgZnO基紫外探测器的光电流提高近6倍，同时其暗电流和响应时间基本保持不变。通过紫外-可见透射光谱和电学性质等表征，讨论了Ag微孔阵列结构电极对MgZnO薄膜紫外光电探测性能的影响机制。本研究为制备高性能紫外探测器提供了一条可行的途径。  
        关键词：MgZnO;紫外探测器;聚苯乙烯;微孔阵列   
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        更新时间：2021-02-08
      • 陈雪, 魏志鹏
        2021, 42(2): 208-214. DOI: 10.37188/CJL.20200376
        摘要：In2O3纳米线由于其独特性质而成为紫外光电探测器的潜力候选者，目前，In2O3纳米线基紫外光电探测器已被广泛研究，但较大的暗电流限制了其进一步应用。本文制备了In2O3纳米线紫外光电晶体管，通过背栅电压的调制作用，器件中的暗电流几乎被全部耗尽，同时，由于光照下的阈值偏移，栅压对光电流的影响较小。最终得到具有高光开关比（1.07×108）和高响应度（5.58×107 A/W）的单根In2O3纳米线紫外光电晶体管，性能明显优于之前报道的In2O3纳米结构光电探测器。本工作促进了In2O3纳米线在下一代纳米光电子器件和集成电路中的应用。  
        关键词：In2O3纳米线;紫外;光电晶体管;响应度   
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        更新时间：2021-02-08

      • 基于离子注入制备的InGaN横向Micro-LED阵列

        谭毅, 庄永漳, 卢子元, 张晓东, 赵德胜, 蔡勇, 曾中明, 张宝顺
        2021, 42(2): 215-222. DOI: 10.37188/CJL.20200355
        摘要：采用离子注入工艺在InGaN/GaN量子阱蓝光LED结构的p-GaN层形成高阻态隔离区域，实现了最小4 μm超小尺寸高光效Micro-LED阵列的制备，并系统研究了氟离子注入隔离工艺制备的横向结构Micro-LED阵列的电学和光学性能。实验结果表明，在采用的离子注入能量范围内，氟离子在p-GaN层中的注入深度越深，对应器件的电学和光学隔离效果越好。当离子注入能量为60 keV时，Micro-LED阵列具有相对最佳的光电效果，同时基于该离子注入能量制备的4 μm超小尺寸Micro-LED阵列的光功率密度高达200 W/cm2，展现了离子注入工艺在新一代Micro-LED微显示芯片中的应用潜力。  
        关键词：蓝光Micro-LED;离子注入隔离;氮化镓;横向结构;高光功率密度   
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        更新时间：2021-02-08

      • 940 nm水平腔面发射半导体激光器设计与制备

        术玲, 海一娜, 邹永刚, 范杰, 王傲
        2021, 42(2): 223-230. DOI: 10.37188/CJL.20200346
        摘要：水平谐振腔面发射分布反馈（Surface emitting distributed feedback，SE-DFB）半导体激光器因具有更好的光束质量获得了广泛关注。本文设计了波长为940 nm的水平谐振腔面发射分布反馈半导体激光器，分析了光栅的结构参数（形状、周期、占空比、刻蚀深度等）对激光器发光特性（线宽、边模抑制比、功率及斜率效率等）的影响。结合二阶光栅、脊形波导、电极及出光口、解理封装等器件工艺，制备出发光波长为940.3 nm的水平谐振腔面发射半导体激光器，线宽为0.52 nm，连续工作模式下发射功率为890 mW。  
        关键词：面发射分布反馈(SE-DFB)半导体激光器;二阶光栅;光栅形貌;耦合因子   
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        更新时间：2021-02-08

      • 基于新型复合传输层的有机太阳能电池模组器件

        丁磊, 佛婉贞, 董豪杰
        2021, 42(2): 231-240. DOI: 10.37188/CJL.20200344
        摘要：通过刮涂制备薄膜衬底和真空蒸镀有机小分子材料来构筑复合界面传输层，制备了大面积有机太阳能电池模组器件。通过透射光谱、传输层粗糙度形貌、表面浸润性、不同衬底的光吸收层粗糙度形貌、刮涂的均匀性研究了同传输层对OSCs器件性能的影响。实验结果表明，当在AZO衬底表面蒸镀一层电子致密层时，即新型复合传输层并未影响基片在300~900 nm范围内的透过率，并且BPhen电子致密层可以有效地提高基片表面的平整度和浸润性，这也有利于后续光吸收层溶液的刮涂，提高涂膜的质量和稳定性。通过不同基底刮涂光吸收层薄膜表面粗糙度以及形貌图，其新型复合传输层作为衬底刮涂出的光吸收层薄膜的表面粗糙度有了明显的降低，表明平整的基底有利于刮涂出表面均一的薄膜。由此制备的基于新型复合传输层的刚性、柔性模组器件的开路电压（Voc）、短路电流密度（Jsc）和填充因子（FF）都有大幅度的提高。最终制备的新型刚性模组器件光电转化效率（PCE）提高到10.62%，提升了约13%;柔性模组器件的光电转化效率（PCE）达到5.13%，提升了32%。  
        关键词：新型复合传输层;有机太阳能电池模组;电子致密层   
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        更新时间：2021-02-08

      • 基于小分子半导体IEICO的高性能倍增型有机光电探测器

        王建彬, 唐孝生, 周笔, 曾夏辉, 余华梁, 周赢武
        2021, 42(2): 241-249. DOI: 10.37188/CJL.20200349
        摘要：采用溶液法制备了结构为ITO/ZnO/P3HT：IEICO/Al和ITO/PEDOT：PSS/P3HT：IEICO/Al的倍增型有机光电探测器，活性层中电子给体（P3HT）和电子受体（IEICO）的质量比为100：1。以氧化锌（ZnO）为界面层的器件在正向与反向偏压下都能良好工作，而以PEDOT：PSS为界面层的器件只能在反向偏压下工作。-15 V偏压下，与PEDOT：PSS界面层器件相比，ZnO界面层器件的暗电流密度（2.2 μA/cm2）降低4倍以上，1.5 mW/cm2光照下的光电流密度（3.7 mA/cm2）提高3倍以上，外量子效率（External quantum efficiency，EQE）平均值（3262%）、响应度平均值（13.3 A/W）和探测灵敏度平均值（1.6×1013 Jones）分别提高4倍、4倍和11倍以上。这些结果表明，以ZnO为倍增型有机光电探测器的界面层，可以降低器件的暗电流密度并提高器件的EQEs，从而显著提高器件的光电性能。  
        关键词：溶液法;氧化锌;界面层;倍增型有机光电探测器   
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        更新时间：2021-02-08

      • 高性能超薄In-Ga-Zn-O突触晶体管制备

        杨倩, 杜世远, 罗榕思
        2021, 42(2): 250-256. DOI: 10.37188/CJL.20200296
        摘要：近年来，二维材料（2D materials）突触晶体管器件由于其维度低、可同时读写操作、效率高等优势，受到了研究者的广泛关注。然而，由于二维材料的工艺兼容性、重复性以及复杂的转移过程，它的实现仍然是一个巨大的挑战。本文采用简单的提拉法工艺，实现了超薄铟镓锌氧化物（In-Ga-Zn-O，IGZO）半导体层（小于8 nm）的突触晶体管，其工作电压低至3 V；并成功地模拟了重要的生物突触行为，包括兴奋性后突触电流（EPSC）、双脉冲易化（PPF）以及突触长程增强（LTP）等。在超薄半导体薄膜条件下，由于缺陷的增强效应和栅电压对超薄半导体层可控性的提高，有效提升了突触器件的记忆保持能力，使其长程性能得到增强。这种改善突触晶体管长程特性的方式，为利用普通材料制作高性能二维突触晶体管提供了一种简单易行的方法。  
        关键词：超薄;金属氧化物薄膜晶体管;突触   
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        更新时间：2021-02-08

      • 二维WSe2场效应晶体管光电性能

        夏风梁, 石凯熙, 赵东旭, 王云鹏, 范翊, 李金华
        2021, 42(2): 257-263. DOI: 10.37188/CJL.20200374
        摘要：自石墨烯被发现以来，随着人们不断的研究和探索，越来越多具有类似结构的二维材料因其优异的光电性质相继被发现和研究。过渡金属硫族化合物（TMDs）因其丰富的物理性质而受到广泛关注。本文研究了三层二硒化钨（WSe2）纳米片的光电性能。利用范德华力将WSe2转移到SiO2/Si衬底的Au电极上，用银浆引出背栅电极，制备了WSe2场效应晶体管，其载流子迁移率为3.42 cm2/（V·s）。WSe2场效应晶体管在630 nm波长下探测器响应度为0.61 A/W，器件的光响应恢复时间为1 900 ms。  
        关键词：二维半导体材料;过渡金属硫族化物;二硒化钨;光电探测   
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        更新时间：2021-02-08

        发光产业及技术前沿

      • 姜欣, 陈琛, 于超, 姜文龙, 段羽
        2021, 42(2): 264-277. DOI: 10.37188/CJL.20200337
        摘要：新型杂化钙钛矿材料因其独特的光电特性可制备成半透明太阳能电池，应用于建筑物幕墙，实现对太阳能的收集。本文从光伏型智能窗的最新研究进展出发，归纳了钙钛矿太阳能电池应用到绿色建筑智能窗的主要方法和目前实现钙钛矿太阳能电池透明化的主要技术，并预测了其应用于智能窗的透明度和效率等问题。此外，采用随机抽样的方法进行用户调研，分析了光伏窗的成本与收益，对其商业应用前景进行了展望。  
        关键词：钙钛矿;智能窗;半透明太阳能电池;成本收益   
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        更新时间：2021-02-08
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