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最新刊期

2022 年第 7 期

封面文章

纳米材料在肿瘤光热治疗中存在的问题及解决策略增强出版
常梦宇,王曼,侯智尧,林君
2022, 43(7): 995-1013. DOI: 10.37188/CJL.20220118

摘要：由于其非侵入性、时空可控性和高效性，光热治疗（PTT）在抗肿瘤治疗领域迅猛发展。然而，PTT存在的一些问题阻碍了其进一步的临床转化。鉴于此，本文首先简要介绍了光热转换原理和PTT抗肿瘤机制。随后着重总结了PTT在发展过程中遇到的问题和不足，并列举了相应的解决策略，主要包括：调控纳米材料的形貌、构建异质结结构、选择合适的光学窗口来提高纳米材料的光热转换效率；设计多模态协同治疗模式来克服单一PTT的局限性；提高纳米材料的肿瘤富集量来增强抗癌治疗效果；以及构建肿瘤微环境激活的光热转换试剂和设计低温PTT模式来提高纳米药物的生物安全性。最后，对PTT的未来前景和发展进行了展望。
关键词：光热治疗;光热转换效率;协同治疗;肿瘤微环境激活治疗;低温热疗

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发布时间：2022-08-01

特邀综述

钙钛矿直接型X射线探测成像研究进展增强出版
孙锡娟,夏梦玲,许银生,唐江,牛广达
2022, 43(7): 1014-1026. DOI: 10.37188/CJL.20220119

摘要：X射线探测广泛应用于医疗诊断，工业探伤、安防安检等各个领域，其中X射线面阵探测器是影像设备中的关键部件。利用半导体材料一步将X射线转换为电信号，可以实现高空间分辨率。钙钛矿材料由于X射线衰减序数高、载流子扩散距离长、辐照稳定等优势近年来已成为直接型X射线探测器的明星材料。本文简要介绍了直接型X射线探测原理、关键性质及核心材料，阐述了卤化物钙钛矿在直接型X射线探测器中的应用优势，综述了钙钛矿单像素探测器和与TFT集成的面阵探测器的特点及最新研究进展，最后，提出了目前面对的技术挑战和潜在解决方案，对基于卤化物钙钛矿的X射线面阵探测器的未来发展趋势进行了展望。
关键词：X射线探测成像;钙钛矿;面阵探测器;TFT集成

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发布时间：2022-08-01

材料合成及性能

纯有机室温磷光材料研究现状与策略增强出版
郑贤,杨朝龙
2022, 43(7): 1027-1039. DOI: 10.37188/CJL.20220151

摘要：纯有机室温磷光材料因其成本低廉和性能易调控等优点，成为目前功能材料领域研究的热点。本文详细介绍了近年来纯有机室温磷光材料的发展，系统归纳了纯有机小分子晶体、聚合物和智能响应的室温磷光材料进展，并总结了在室温大气环境下实现有机室温磷光的有效策略。
关键词：纯有机材料;室温磷光（RTP）;长余辉;晶体;聚合物;智能材料

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发布时间：2022-08-01
用作近红外光引导的化学‑光热协同治疗的上转换‑铋纳米诊疗剂增强出版
涂港,凌丹萍,刘杰,汪丰,王海芳,施利毅,孙丽宁
2022, 43(7): 1040-1051. DOI: 10.37188/CJL.20220142

摘要：设计并合成了一种用于近红外光驱动的化学⁃光热治疗的上转换⁃铋纳米体系诊疗剂（UBDAs），其具有出色的光热转换能力（28.5%）和良好的生物相容性。同时，在980 nm近红外光的激发下，UBDAs能够发射紫外/可见光，用于促进光敏剂偶氮苯在介孔中的连续旋转⁃翻转运动，从而实现药物的可控释放，且利用近红外光激发能够有效避免传统紫外光对生物组织的副作用。光热实验表明，UBDAs杂化纳米体系在980 nm激光照射下具有良好的光热效应。此外，含有Tm³⁺和Bi元素的UBDAs有望用于上转换发光成像和X射线计算机断层成像，进而实现双模成像介导且单一近红外光激发的癌症化学疗法和光热疗法。该研究结果为诊断和协同增强抗肿瘤治疗的综合研究提供了新的思路。
关键词：上转换发光;成像;光热治疗;药物释放;杂化纳米体系

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发布时间：2022-08-01
多激发光窗口下银纳米颗粒表面等离激元增强多光子量子剪裁发光增强出版
洪锦泉,郑标,曾睿灵,修亦心,曾瑞雅,林可鑫,陈大钦
2022, 43(7): 1052-1060. DOI: 10.37188/CJL.20220138

摘要：通过高温固相法制备了NaBaPO₄∶Er³⁺荧光材料。采用化学还原法制备银纳米颗粒（银球与银立方），并修饰到NaBaPO₄∶Er³⁺荧光材料中形成复合材料。利用银纳米颗粒表面等离激元特性实现了多激发光窗口激发下NaBaPO₄∶Er³⁺多光子近红外量子剪裁发光增强。实现了在377 nm与485 nm光激发下，银球纳米颗粒表面等离激元增强NaBaPO₄∶Er³⁺四光子与三光子近红外发光；在519 nm光激发下，银立方纳米颗粒表面等离激元增强NaBaPO₄∶Er³⁺三光子近红外发光。
关键词：多光子量子剪裁;表面等离激元;Er³⁺掺杂;Ag纳米颗粒;多激发光

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发布时间：2022-08-01
Ce³⁺掺杂Y‐Si‐O‐N体系荧光材料晶体及能带/电子结构对其发光特性的影响增强出版
胡翔宇,邾强强,翟玥,张宏,黄敏航,孟遥,王乐
2022, 43(7): 1061-1069. DOI: 10.37188/CJL.20220105

摘要：当前白光LED主要通过采用蓝光芯片激发黄色发光YAG∶Ce³⁺来实现，由于光谱中缺少足够的红光成分，光源通常存在显色性能较差的问题。因此，长波荧光材料（> 600 nm）的应用对于高品质白光LED照明的实现尤为重要。为了进一步掌握配位结构对Ce³⁺能带/电子结构的影响规律，指导Ce³⁺离子掺杂长波荧光材料的设计研发，本文通过第一性原理计算，利用广义梯度近似（GGA）中密度泛函理论（DFT）深入研究了Y‐Si‐N‐O体系荧光材料Y₂Si₃N₄O₃∶Ce³⁺、Y₄Si₂N₂O₇∶Ce³⁺和Y₃Si₅N₉O∶Ce³⁺的晶体及能带/电子结构特性，并结合实验测试结果对晶体及能带/电子结构与Ce³⁺发光特性之间的内在关系进行分析。研究结果表明，针对Ce³⁺离子掺杂长波荧光材料的设计研发，可以重点对具有高含N量、短Ce—N配位键、低对称性配位结构特性的氧氮化物材料进行筛选。
关键词：LED照明显示;Ce³⁺离子长波长发光;第一性原理计算;晶体结构;能带/电子结构

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发布时间：2022-08-01
高质量Tb₃Sc₂Al₃O₁₂磁光晶体的生长及性能增强出版
郝元凯,辛显辉,刘蕾,胡强强,付秀伟,贾志泰,陶绪堂
2022, 43(7): 1070-1077. DOI: 10.37188/CJL.20220100

摘要：Tb₃Sc₂Al₃O₁₂（TSAG）晶体具有高透过率、高激光损伤阈值、低吸收系数以及比Tb₃Ga₅O₁₂（TGG）更为优异的磁光性能，被认为是理想的磁光材料；但由于晶体在生长过程中会累积大量的热应力，并且出现成分偏析的现象，导致晶体在后期加工和使用过程中容易开裂，严重限制了该晶体的应用。本文通过优化生长工艺，采用提拉法成功生长了高质量且完整无开裂的TSAG磁光晶体。将生长所得的单晶经定向、切割及抛光后获得尺寸合适的样品，并对其热学性能和光学性能进行了系统表征。结果显示，TSAG晶体在400~1 500 nm波段透过率达到84%左右，热学性能优于目前商业化应用较好的TGG晶体，在高功率下应用时变形较小且散热更快，将更好地保护器件安全。TSAG晶体的Verdet常数约为TGG晶体的1.2倍，且晶体生长过程不存在Ga₂O₃挥发等问题，制备较为简单，有望在可见近红外波段实现商业化应用。
关键词：TSAG;磁光;提拉法;晶体生长;激光

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发布时间：2022-08-01
近紫外基白光LEDs用KYBaSi₂O₇∶Bi³⁺蓝色荧光粉发光特性增强出版
付素月,朱烨程,马颖珊,姚瑶,王志军,索浩,王大伟,杨志平,赵金鑫,李盼来
2022, 43(7): 1078-1085. DOI: 10.37188/CJL.20220109

摘要：白光发光二极管（LED）在固态照明中应用广泛，其中蓝色荧光粉因发挥十分重要的作用而成为当前研究的热点。本文采用高温固相法合成了KYBaSi₂O₇∶Bi³⁺蓝色荧光粉，研究了材料的发光特性。结果显示，在370 nm光激发下，KYBaSi₂O₇∶Bi³⁺呈现出覆盖380~600 nm、主峰位于418 nm的不对称宽带发射；Bi³⁺离子的发光存在浓度猝灭现象；温度升高时，材料表现出了较好的温度稳定性，在400 K时仍能保持64%的初始强度。此外，将其和商用荧光粉以及370 nm的近紫外芯片结合制成了白光LED，其色坐标为（0.368 2，0.398 1），色温为4 463 K，表明利用该材料可以实现近紫外基白光LEDs。
关键词：发光;荧光粉;KYBaSi₂O₇∶Bi³⁺

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发布时间：2022-08-01
Gd_2[1-_x₍_y_)]Eu₂_x₍_y₎W_zMo_(1-_z₎O₆红色荧光粉合成及发光性能增强出版
张敏,曹春燕,张陈林,陈子军,白碧海,黄倪慧,谢安
2022, 43(7): 1086-1094. DOI: 10.37188/CJL.20220092

摘要：采用高温固相法制备了Gd_2（1-_x_）Eu₂_xWO₆（0≤x≤0.35）、Gd_2（1-_y_）Eu₂_yMoO₆（0≤y≤0.25）和Gd_1.9Eu_0.1W_zMo_（1-_z_）O₆（0≤z≤1）系列红色荧光粉。探索了Gd_2（1-_x_）Eu₂_xWO₆荧光粉和Gd_2（1-_y_） Eu₂_yMoO₆荧光粉的最佳合成温度及最佳Eu³⁺掺杂浓度，并进一步探索了W⁶⁺、Mo⁶⁺比例对Gd_1.9Eu_0.1W_zMo_（1-_z_）O₆结构、形貌及发光性能的影响。随着Eu³⁺浓度增加，在Gd_2（1-_x_）Eu_xWO₆和Gd_2（1-_y_）Eu₂_yMoO₆荧光粉X射线衍射图中观察到衍射峰向小角度方向偏移。研究了Gd_2（1-_x_）Eu₂_xWO₆中Eu³⁺发光浓度猝灭机理。随着Mo⁶⁺含量增加，在Gd_1.9Eu_0.1W_zMo_（1-_z_）O₆中观察到电荷迁移带红移现象，并通过漫反射谱推算了荧光粉材料带隙值。通过扫描电镜图像及电子能谱表征了W⁶⁺、Mo⁶⁺比例改变对荧光粉颗粒形貌及组成的影响。
关键词：高温固相法;荧光粉;光致发光;浓度猝灭;红移

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发布时间：2022-08-01
砷化镓热氧化法制备β⁃Ga₂O₃体块薄膜增强出版
刁肇悌,陈威,董鑫,焦腾,李政达
2022, 43(7): 1095-1101. DOI: 10.37188/CJL.20210399

摘要：通过对p型砷化镓（p⁃GaAs）单晶衬底高温热氧化方法制备了β⁃Ga₂O₃体块薄膜。探讨了高温氧化过程中O₂流量对β⁃Ga₂O₃体块薄膜形貌的影响。通过对体块薄膜的晶体质量、结构特性、光致发光特性的测试分析，可以发现在高温高氧环境下GaAs转变为β⁃Ga₂O₃体块薄膜的过程与Langmuir蒸发相关。当O₂流量较低时（0.2 L/min），GaAs衬底处于缺氧状态，所制备样品呈现纳米线状形貌；而当通入O₂流量超过0.4 L/min时，GaAs衬底被完全氧化为具有纳米岛状结构的β⁃Ga₂O₃体块薄膜，且晶体质量得到显著提高。本文提出的砷化镓单晶热氧化工艺可以高效、低成本地获得较高结晶质量的纳米结构β⁃Ga₂O₃体块薄膜，对于β⁃Ga₂O₃材料的应用具有极大的丰富作用。
关键词：热氧化;纳米岛状体块薄膜;β-Ga₂O₃;氧气流量

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发布时间：2022-08-01

器件制备及器件物理

通过拓展D⁃π⁃A结构中的π桥实现高效紫蓝光有机发光器件（CIE_y=0.046）增强出版
崔江峰,孙静,王国良,王智恒,杨晓东,许慧侠,苗艳勤,王龙,于军胜,王华
2022, 43(7): 1102-1113. DOI: 10.37188/CJL.20220093

摘要：紫蓝光有机发光材料在全彩显示和照明领域具有广阔的应用前景。但是该类材料需要宽能隙，因此开发高效的紫蓝色材料是一项巨大的挑战。本文利用10H⁃吩噻嗪5，5⁃二氧化物（2OPTZ）作为弱受体、N⁃苯基⁃2⁃萘胺（PNA）作为供体，设计合成了两个具有D⁃π⁃A型结构的紫蓝色材料，命名为2OPTZ⁃PNA和2OPTZ⁃BP⁃PNA。通过延长给受体之间的π共轭长度，使局域态和电荷转移态被优化，并且薄膜中的绝对量子产率从14%提高到33%。此外，利用2OPTZ⁃BP⁃PNA制备的非掺杂器件呈现紫蓝光（436 nm）发射，半峰全宽为54 nm，色坐标为（0.155，0.046），外量子效率为4.1%。鉴于此，本文提供了一种制备高质量紫蓝发光材料的有效策略。
关键词：有机发光二极管;紫蓝色;二氧化吩噻嗪;D-π-A结构;π共轭长度

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发布时间：2022-08-01
53 Gbit/s高速单模940 nm垂直腔面发射激光器增强出版
徐汉阳,田思聪,韩赛一,潘绍驰,MANSOOR Ahamed,佟存柱,王立军,BIMBERG Dieter
2022, 43(7): 1114-1120. DOI: 10.37188/CJL.20220106

摘要：制备了不同氧化孔径的940 nm垂直腔面发射激光器（VCSEL），选取氧化孔径为3，6，9 μm的VCSEL进行了测试表征分析。氧化孔径为3，6，9 μm的VCSEL的最高输出功率分别为2.92，6.79，10.49 mW，调制带宽分别为27.65，23.34，20.56 GHz。此外，氧化孔径为3 μm的VCSEL在整个工作电流下都可实现单模工作，氧化孔径为6 μm和9 μm的VCSEL在较大电流下呈现少模和多模特性。最后，选取3 μm氧化孔径的VCSEL进行数据传输测试，在非归零（NRZ）码下实现了传输速率53 Gbit/s。
关键词：垂直腔面发射激光器;高速;单模

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发布时间：2022-08-01
2D/3D混合Sn基钙钛矿/SnO₂异质结光探测器增强出版
苏子生,张璐,胡跃,姚广平,王丽丹
2022, 43(7): 1121-1129. DOI: 10.37188/CJL.20220107

摘要：制备了平面结构2D/3D混合钙钛矿（PEA）_0.15FA_0.85SnI₃/SnO₂异质结光探测器。研究发现，SnO₂薄膜的引入可以调控（PEA）_0.15FA_0.85SnI₃薄膜的晶体生长过程，有助于获得致密的连续薄膜。在520 nm单色光辐照下，器件的响应度高达3.19×10⁵ A/W，相应的探测率为6.39×10¹⁵ Jones。在808 nm单色光辐照下，器件的响应度和探测器率也可分别达到1.70×10⁴ A/W和7.28×10¹³ Jones。相关性能明显高于（PEA）_0.15FA_0.85SnI₃单层薄膜光探测器。器件性能的提高一方面是由于钙钛矿薄膜表面形貌的改善，提高了器件的吸收效率和载流子收集效率；另一方面是由于（PEA）_0.15FA_0.85SnI₃和SnO₂之间形成了p⁃n结结构，从而有效提高了钙钛矿薄膜中的光生电子⁃空穴对的分离效率，降低了电子和空穴的复合几率。同时，（PEA）_0.15FA_0.85SnI₃/SnO₂界面处特殊的能级结构也可诱导器件产生光电导增益。
关键词：光探测器;Sn基钙钛矿;异质结;2D/3D混合结构;SnO₂

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发布时间：2022-08-01

理论计算与光谱分析

基于GaN微米阵列结构的单芯片白光LED有源区InGaN/GaN多量子阱结构设计增强出版
王永嘉,杨旭,李金钗,黄凯,康俊勇
2022, 43(7): 1130-1138. DOI: 10.37188/CJL.20220115

摘要：通过模拟仿真对双波长堆叠的c面InGaN/GaN多量子阱（MQWs）发光二级管的载流子浓度、自发辐射复合率以及极化电场等进行了研究。结果表明，通过调节双波长堆叠的InGaN多量子阱的阱层和垒层厚度，可调控载流子特别是空穴在量子阱有源区的分布，实现双波长发光峰比例调制。进而考察了在相同外延条件下生长的半极性面InGaN/GaN堆叠量子阱LED的发光特性。在此基础上，提出基于多波长堆叠InGaN/GaN多量子阱结构的c面和｛1011｝或｛1122｝半极性面混合的单芯片白光LED设计方案，通过调节c面发光光谱在混合光谱中的比例，可获得覆盖大部分可见光波段、色温从4 500~9 000 K可调、且显色指数最高可达91.3的白光。
关键词：单芯片白光LED;半极性面;InGaN;极化效应

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发布时间：2022-08-01

发光产业及技术前沿

内嵌陶瓷电路板的PCB基板制备及其LED封装性能增强出版
王哲,王永通,刘佳欣,牟运,彭洋,陈明祥
2022, 43(7): 1139-1146. DOI: 10.37188/CJL.20220084

摘要：普通印刷电路板（PCB）材料热导率低，散热性能不佳，难以用于封装大功率器件。本文提出并制备了一种直接电镀铜陶瓷基板（DPC）的PCB基板（以下简称“内嵌基板”），利用陶瓷材料高热导率强化基板局部散热，并将其应用于大功率LED封装。使用胶粘剂将DPC基板固定在开窗的PCB基板中，电互连后得到内嵌基板。相较于普通PCB基板，相同电流下内嵌基板表面温度低，温升趋势放缓，当电流从200 mA增加到400 mA时，内嵌基板温升比普通PCB基板低约42.1 ℃。当电流为350 mA时，内嵌基板封装的LED样品热阻和结温变化分别为15.55 K/W和9.36 ℃，其光功率随电流增加而增大，并始终高于同电流下普通PCB基板封装LED；在400 mA时，两者光功率相差约16.7%。实验表明，内嵌基板是一种高性能、低成本的封装基板，可有效提高大功率LED散热性能，满足功率器件封装应用需求。
关键词：发光二极管（LED）;内嵌PCB;直接电镀铜陶瓷基板（DPC）;散热;光热性能

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发光学应用及交叉前沿

碳点的功能化研究进展增强出版
张路鹏,张清梅,何松杰,杜秀娟,陈峰华,李冰
2022, 43(7): 1147-1164. DOI: 10.37188/CJL.20220077

摘要：碳点（CDs）一般是指粒径小于20 nm且表面富含羟基、羧基和氨基等官能团的零维碳基纳米材料。因其具有优异的光学性质及易于功能化修饰等优点，在生物传感、生物成像、肿瘤治疗、抗菌和促成骨等领域得到了广泛的应用，并有望成为未来最有应用前景的碳基纳米材料。然而，要将CDs真正推向生物医学等实际应用领域，必须要对CDs进行功能化处理。表面钝化和杂原子掺杂是CDs功能化的两种常用方法，本文对这两种功能化方法进行了较为系统的阐述，希望为CDs的功能化设计及推向实际应用提供一些方法和研究思路上的参考。
关键词：碳点;功能化;表面钝化;杂原子掺杂;生物医学应用

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发布时间：2022-08-01

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