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最新刊期

2022 年第 10 期

封面文章

基于无机电荷产生层的量子点电致发光器件增强出版
战胜,刘佳田,张汉壮,纪文宇
2022, 43(10): 1469-1477. DOI: 10.37188/CJL.20220240

摘要：利用WO₃/ZnO作为电荷产生层（CGL）制备了具有倒置结构的量子点电致发光器件（QLED），相比于传统的基于单层ZnO作为电子传输层的QLED，利用CGL‐QLED的电流效率提高了近30%。这主要归因于CGL的电子注入具有电场依赖特性，从而使得器件中的电荷注入更加平衡，提高了激子的形成效率，抑制了载流子导致的猝灭过程。此外，我们通过瞬态电致发光光谱技术及电容特性测试，分析了基于CGL的QLED的器件工作机制，发现CGL中可以存储大量的载流子，从而使得器件在脉冲电压驱动时出现发光过冲现象。其环境稳定性也与常规的基于ZnO的器件一致。而由于CGL独特的电荷产生机制，使得其不依赖于电极功函数特性。我们相信，这种器件结构在改善器件稳定性及良率方面有着巨大潜力。
关键词：量子点发光器件;电荷产生层;过冲;电荷存储

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发布时间：2022-11-04

特邀综述

通向钙钛矿电泵浦激光的研究进展增强出版
魏衍福,李国辉,潘登,温荣,冀婷,冯琳,崔艳霞
2022, 43(10): 1478-1494. DOI: 10.37188/CJL.20220209

摘要：可溶液法制备的钙钛矿拥有优异的光学、电学性能，是一类极具潜力的电泵浦激光增益介质。近年来，基于钙钛矿材料的室温连续光泵浦激光以及大电流电致发光器件陆续被报道，在通向钙钛矿电泵浦激光的研究上取得了可喜进展，本文以此为主题展开综述。首先，介绍了钙钛矿材料实现电泵浦激光的优势。接着，梳理了现阶段通向钙钛矿电泵浦激光的两大问题，即非辐射复合损耗高和热效应严重，同时给出了改善这两大问题可采取的一些有效策略。然后，给出了电荷注入平衡化、降低光学损耗、促进粒子数反转等补充手段，它们有力推动了通向钙钛矿电泵浦激光研究向前发展。此外，还介绍了钙钛矿表面等离激元激光、钙钛矿激子极化激元激光等有望实现低阈值钙钛矿电泵浦激光的新机制。最后，总结全文，并对电泵浦钙钛矿激光未来研究做出了展望。
关键词：钙钛矿;激光器;电泵浦;激光阈值

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发布时间：2022-11-04

发光学基础知识

稀土Ce³⁺/Eu²⁺离子和点缺陷发光性质的第一性原理研究增强出版
闻军,黄晓晓,宁利新,段昌奎
2022, 43(10): 1495-1508. DOI: 10.37188/CJL.20220247

摘要：近年来，国内外研究者们开展了一系列关于无机荧光粉中稀土离子和点缺陷发光性质的第一性原理研究。本文简要介绍作者与合作者们在该研究领域开展的工作与取得的结果。首先，简要介绍稀土发光材料第一性原理研究常用方法，主要包括：基于密度泛函理论和超单胞模型的点缺陷计算以及基于波函数多组态相互作用的激发态计算。然后，从点缺陷的热力学稳定性与发光机理研究以及稀土离子4f→5d跃迁模拟与激发光谱指认两个方面，详细阐述了第一性原理计算在Ce³⁺和Eu²⁺离子掺杂荧光粉中的具体应用。最后，对稀土发光材料的第一性原理计算研究领域的机遇和挑战进行了简要总结。
关键词：稀土离子;点缺陷;发光机理;密度泛函理论;多组态相互作用

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发布时间：2022-11-04

材料合成及性能

新型光功能稀土配合物研究及应用进展增强出版
王浩,王红宇,何亮,周亮,邓瑞平
2022, 43(10): 1509-1523. DOI: 10.37188/CJL.20220221

摘要：稀土配合物独特的光物理性质决定其在发光器件、荧光探针等领域具有重要应用前景，因而受到广泛关注。本文总结了光功能稀土配合物研究的相关研究进展，梳理了相关的稀土配合物的光物理性质和发光机理理论，重点总结了近年来稀土配合物在有机电致发光器件、荧光探针等领域的研究进展，并对其未来的应用和研究进行了展望。
关键词：稀土配合物;光物理性质;光功能材料;荧光探针;发光器件

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发布时间：2022-11-04
微流控技术制备荧光纳米材料研究进展增强出版
李子洋,李煊赫,李慧珺,林良良
2022, 43(10): 1524-1541. DOI: 10.37188/CJL.20220200

摘要：荧光纳米材料因其独特的光学性能而被广泛用于传感、生物成像、离子检测等领域。微流控是一种能在微尺度上精确控制和操控流体的技术，近年来在有机合成、荧光材料制备、细胞检测、药物筛选等领域展现出重要的应用价值。本文以荧光纳米材料的制备为切入点，综述了微流控在该领域的研究进展。首先，根据反应器特征结构阐述了芯片微反应器、管式微反应器和离心式微反应器的特点及原理；进一步地，归纳整理了不同类型荧光纳米材料制备过程的典型例子，包括半导体纳米颗粒、碳点、钙钛矿纳米颗粒、稀土纳米材料、金属及氧化物复合纳米颗粒；最后，立足研究现状指出了该领域的挑战及研究方向。
关键词：微流控技术;连续流合成;微反应器;荧光纳米材料

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发布时间：2022-11-04
新型黄色长余辉材料γ‑SrGa₂O₄∶Bi³⁺的制备及性能增强出版
王亚杰,王忠志,王育华
2022, 43(10): 1542-1551. DOI: 10.37188/CJL.20220197

摘要：长余辉材料中的深陷阱具有优异的能量存储和释放性能，因此在光学信息存储方面有很大应用优势。本文采用高温固相法合成了新型黄色长余辉材料γ⁃SrGa₂O₄∶Bi³⁺，其发射光谱是以565 nm为中心、范围为400~800 nm的宽带发射，该发射归属于Bi³⁺离子的³P₁→¹S₀跃迁。在紫外灯照射后，观察到γ⁃SrGa₂O₄∶Bi³⁺样品明亮的黄色长余辉发光。通过热释光谱分析可知γ⁃SrGa₂O₄∶Bi³⁺中主要有三种陷阱，其深度分别为0.678，0.838，0.978 eV。深度为0.678 eV的浅陷阱是该材料产生长余辉现象的主要原因，而深度为0.838 eV的深陷阱对应的热释峰强度在12 h后仅下降18.6%，这说明深陷阱中电子释放缓慢。基于材料的深陷阱性能，设计了字母图案并对其进行光学信息存储实验，结果表明该材料在信息存储方面有潜在应用前景。
关键词：信息存储;γ-SrGa₂O₄∶Bi³⁺;黄色长余辉;陷阱

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发布时间：2022-11-04
La₂ATiO₆（A=Mg，Zn）∶Er³⁺荧光材料的上转换发光特性及温度传感特性调控增强出版
温一诺,周柳艳,陈彦伶,林健华,付杰,陈书阳,韩明晓,李杰,邓德刚,陈亮
2022, 43(10): 1552-1563. DOI: 10.37188/CJL.20220099

摘要：Er³⁺的上转换性能强烈依赖局部位置对称畸变。在本研究中，采用高温固相法制备了La₂Mg_（1-_w_）Zn_wTiO₆∶xEr³⁺（x=0，0.02，0.04，0.06，0.08，0.10；w=0，0.3，0.5，0.7，1.0）系列荧光粉。基于XRD精修，Zn²⁺的掺杂改变了La₂MgTiO₆晶体的配位环境，晶相由Pbnm转变为P2_1/_n。在980 nm激光激发下，样品上转换荧光强度随Er³⁺离子浓度改变，当Er³⁺离子浓度为x=0.06时样品的上转换荧光强度最强。基于荧光强度比技术研究了样品La₂Mg_（1-_w_）Zn_wTiO₆∶xEr³⁺（x=0.06；w=0，0.3，0.5，0.7，1.0）在303～583 K温度范围内的上转换荧光温度传感特性。实验结果表明，灵敏度随着Mg²⁺和Zn²⁺掺杂浓度比例的改变而改变，在w=1.0时达到最大绝对灵敏度0.90%·K^-1，说明Zn²⁺的掺杂提高了La₂MgTiO₆的灵敏度。
关键词：Er³⁺掺杂;荧光粉;荧光性能;温度传感

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发布时间：2022-11-04
近紫外光激发下KBaGd（MoO₄）₃∶Er³⁺的下转换发光及温度传感特性
高祥,赵凤杰,张子龙,宋巧,宋明君
2022, 43(10): 1564-1573. DOI: 10.37188/CJL.20220234

摘要：近年来，Er³⁺离子掺杂的无机发光材料被广泛应用于温度传感材料的研究。本文采用溶胶⁃凝胶法制备了Er³⁺掺杂的KBaGd（MoO₄）₃荧光粉，利用常温激发和发射光谱、荧光衰减曲线以及变温发射光谱对其光谱性能以及温度传感特性进行了分析。荧光光谱表明，KBaGd（MoO₄）₃∶Er³⁺在380 nm处有着较强的吸收峰，源自于Er³⁺离子的⁴I_15/2→⁴G_11/2吸收跃迁。在近紫外光激发下，KBaGd（MoO₄）₃∶Er³⁺荧光粉在520~570 nm之间具有两个明亮的绿色发射。由于电偶极间相互作用，当Er³⁺离子掺杂浓度超过8%时，样品发光开始出现浓度猝灭。基于荧光强度比（FIR）模型计算得到KBaGd（MoO₄）₃∶Er³⁺的相对灵敏度优于已报道的大部分同类温度传感材料，因此在光温传感领域有着更好的应用潜力。最后，对利用KBaGd（MoO₄）₃∶Er³⁺设计的LED进行了光电参数测试，并对其在照明领域的应用进行了客观评价。
关键词：光学测温;浓度猝灭;荧光强度比;温度传感

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发布时间：2022-11-04

器件制备及器件物理

基于共价有机聚合物空穴注入层的钙钛矿发光二极管增强出版
王益飞,相恒阳,周怡辉,李雪丽,王润,徐勃,刘君,李伟金,向中华,曾海波
2022, 43(10): 1574-1582. DOI: 10.37188/CJL.20220147

摘要：卤化物钙钛矿（ABX₃）量子点及其发光器件具有色纯度高、外量子效率高以及在可见光范围内可调等特点，近年来在照明、显示等领域中展现出巨大潜力。然而，钙钛矿量子点发光二极管（PeQLEDs）的稳定性正成为制约其商业应用的最大障碍，除了钙钛矿发光层本身的稳定性问题之外，传输层的水氧稳定性问题也不可忽略。为了解决这一发展过程中的难题，我们提出了基于氮唑类单体构筑共价有机聚合物材料（COP‐N）替代传统的PEDOT∶PSS作为空穴注入层材料的新型PeQLEDs。我们发现COP‐N具有本征的水氧稳定性，且与PVK之间的空穴注入势垒更小。这些特性使得基于COP⁃N的PeQLED 在取得比PEDOT∶PSS更好发光效率的同时实现了近2倍的稳定性提升。我们认为，这种共价有机聚合物有望成为新型的空穴注入材料，实现高效稳定的钙钛矿电致发光，促进钙钛矿发光器件的发展。
关键词：共价有机聚合物;空穴注入层;钙钛矿量子点;发光二极管

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发布时间：2022-11-04
基于苯基喹啉配体修饰的铱磷光配合物及其高效纯红光有机电致发光器件增强出版
常桥稳,陈祝安,王姿奥,姜婧,余娟,刘伟平,晏彩先,陈力
2022, 43(10): 1583-1591. DOI: 10.37188/CJL.20220134

摘要：通过对2，4‑2R‑苯基‑4‑甲基喹啉主配体进行修饰，在苯基空间位阻较小的2位和4位引入供或吸电子能力的取代基（甲基，Me或甲氧基，MeO），分别合成了2种铱磷光配合物（2，4⁃2Me⁃mpq）₂Ir（acac）和（2，4⁃2MeO⁃mpq）₂Ir（acac），采用元素分析、核磁共振谱和单晶X射线衍射对其组成和化学结构进行了表征与确认。它们的光致发光光谱发射波长分别为610 nm和580 nm，光致发光量子产率分别为75%和80%，HOMO/LUMO能级差分别为2.04 eV和2.19 eV。以纯红光发射的磷光配合物（2，4⁃2Me⁃mpq）₂Ir（acac）为客体材料，制备了结构为ITO /TAPC（30 nm）/CBP∶（2，4⁃2Me⁃mpq）₂Ir（acac）（30 nm）∶x%/TPBi（30 nm）/Liq（2 nm）/Al的OLED器件，并优化了掺杂浓度，在10%的优化浓度下实现了高效红光OLED发光。器件的发射波长为607 nm，CIE坐标为（0.63，0.37），最大亮度为25 980 cd/m²，电流效率为23.11 cd/A，外量子效率（EQE）高达20.28%。
关键词：铱配合物;磷光材料;高效;红光OLED;发光性能

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发布时间：2022-11-04
无电学接触型氮化镓基Micro⁃LED器件光电性能增强出版
许海龙,陈孔杰,陈培崎,周雄图,郭太良,吴朝兴,张永爱
2022, 43(10): 1592-1600. DOI: 10.37188/CJL.20220237

摘要：针对传统Micro⁃LED芯片巨量转移与键合、发光芯片与驱动电极高质量接触等技术难题，本文采用金属有机化合物化学气相沉积和原子层沉积工艺制备无电学接触型氮化镓基Micro⁃LED器件，研究了器件的伏安特性、亮度‑频率特性、发光延迟特性及阻抗‑频率特性等光电特性，并分析了器件工作机理。实验结果表明，交流驱动的无电学接触型Micro⁃LED器件的电流随着频率的增大而增大，且I⁃V特性呈线性关系。在20V_pp的驱动信号下，器件亮度随频率的增大先上升后下降，在频率为25 MHz时，器件亮度达到最大，且发光峰值滞后于电流峰值，说明器件的发光存在延迟。器件的等效阻抗随着频率的增大呈现先减小后趋于稳定的趋势，且器件在频率53 MHz附近出现负电容现象。
关键词：Micro-LED器件;氮化镓;无电学接触;交流驱动;光电特性

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发布时间：2022-11-04
布里渊双波长窄线宽光纤激光器及其扫频微波信号生成增强出版
毕文文,冯亭,苏鲸,延凤平,姚晓天
2022, 43(10): 1601-1608. DOI: 10.37188/CJL.20220176

摘要：提出并验证了一种基于高非线性光纤（HNLF）的布里渊双波长窄线宽光纤激光器，并对其扫频微波信号生成进行了研究。窄线宽光纤激光种子源经高功率掺铒光纤放大器进行功率放大，并使用光纤光栅滤除自发辐射噪声后，作为受激布里渊散射（SBS）的泵浦光；为降低SBS阈值，使用长3.0 m的HNLF作为布里渊增益介质，布里渊激光谐振腔的腔长为6.6 m，对应的纵模间隔约为31 MHz，可以保证在布里渊增益谱范围内实现激光单纵模运行；在HNLF入纤泵浦光功率为1.8 W时，测得布里渊激光的线宽为622.50 Hz，且结合残余泵浦光得到了双波长激光输出，光信噪比>77 dB；对双波长激光进行拍频，在9.4 GHz附近得到微波信号，且利用定制步进电机光纤拉伸机构对HNLF引入应变调制，实现了速率为10 Hz、范围为289.7 MHz的扫频微波信号输出。提出的激光器系统实现方法简单，在光/无线通信、光纤传感、微波光子学等领域具有潜在应用价值。
关键词：受激布里渊散射;双波长光纤激光器;扫频微波信号

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发布时间：2022-11-04

发光产业及技术前沿

高性能ZnS∶Cu基力致发光弹性体及其在视觉交互织物中的应用增强出版
王玥,杨伟峰,陈浩廷,钟欣,曾国坪,李耀刚,侯成义
2022, 43(10): 1609-1619. DOI: 10.37188/CJL.20220233

摘要：随着柔性电子领域的不断发展，人们对可穿戴设备的智能化需求逐渐增多。其中，具有视觉交互功能的智能发光纺织品因其应用场景和功能的多样性引起了人们的广泛关注。ZnS∶Cu基力致发光弹性体仅在受到机械应力下就可以实现可见光的发射，具备可循环的力⁃光可视化传感特性，在智能发光服装方面有着潜在的应用价值。本文通过弹性聚合物基体网络结构调控、Al₂O₃纳米粒子掺杂的方法来增加应力传递位点，从而提高ZnS∶Cu复合弹性体的发光强度。通过挤出包覆、3D打印、丝网印刷等工艺实现了力致发光智能织物的连续化和图案化制备，改善了力致发光纺织品的力⁃光转换的灵敏度和穿戴舒适性问题，其在可穿戴传感、运动健康监测、智慧交通警示等方面具有潜在的应用价值。
关键词：力致发光;弹性体;纳米粒子;可视化响应;发光织物

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发布时间：2022-11-04

发光学应用及交叉前沿

一种新型近红外荧光探针用于Aβ40聚集体的检测增强出版
徐蕴泽,尧雨斯,吕光磊,李春霞
2022, 43(10): 1620-1627. DOI: 10.37188/CJL.20220228

摘要：β⁃淀粉样蛋白（Aβ）形成的老年斑块是阿尔茨海默症（Alzheimer's disease，AD）最重要的病理性标志物之一，在AD的发病中起到了非常重要的作用。在AD的发病前期，Aβ40聚集体是最为主要且大量存在的蛋白形式。因此，对Aβ40聚集体的检测有利于实现对AD的早期诊断。本工作设计合成了一种具有D⁃π⁃A结构的小分子近红外荧光探针C⁃1用于Aβ40聚集体的荧光检测。探针C⁃1具有良好的荧光发射波长（λ_em=640 nm），对Aβ40聚集体表现出了较好的结合能力（K_d=3.072 μmol/L），能够实现在溶液中对Aβ40聚集体的特异性检测。除此之外，该探针合成简单，成本低廉，灵敏度较高，响应速度极快。
关键词：荧光探针;Aβ;阿尔茨海默症;近红外

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发布时间：2022-11-04
基于近红外聚集诱导发光分子的磁性纳米材料用于光增强杀菌增强出版
谢宏琴,谢样梓,王玥婷,焦哲,郭宗宁,黄雪琳,陈明,罗孝铮
2022, 43(10): 1628-1635. DOI: 10.37188/CJL.20220015

摘要：近红外光敏剂由于荧光成像具有光损伤小、穿透力强和空间分辨率高等优点，能显著提高光动力治疗效果。我们合成了近红外聚集诱导探针5，6‑2（4′‑（二苯氨酚）‑［1，1′‑联苯］‑4‑yl）吡嗪‑2，3‑二甲腈（DCDPP‑2TPA）用于光增强杀菌。利用聚集态/固态下荧光增强的优势，DCDPP‑2TPA与磁性Fe₃O₄纳米材料复合，产生更高活性氧（ROS）用于杀菌。利用SEM、TEM、XRD和荧光光谱研究了该复合材料的结构和性质，并用于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀菌实验。结果表明，在光照下两种细菌的存活率为7.5%与9.0%，优于DCDPP⁃2TPA （10%与14%）。同时该复合材料可以方便地实现磁性分离，在光照下产生ROS后循环杀菌。
关键词：聚集诱导发光;杀菌材料;磁性纳米材料

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发布时间：2022-11-04
基于喹啉基的噁二唑酮类荧光探针合成及对Fe³⁺的识别增强出版
徐衡,杨萍,桂乃成,余强红,陈太杰,黄荣谊
2022, 43(10): 1636-1644. DOI: 10.37188/CJL.20220145

摘要：以8⁃氨基喹啉为原料通过重氮化、还原、酰化等反应制备了3种新的喹啉基酰肼化合物1~3，并以其为原料与三光气发生环合反应进一步制备了3种噁二唑酮类化合物4~6。6种新的化合物结构均采用红外光谱、核磁共振谱和质谱等技术以及理论计算进行了深入分析。同时通过热重和荧光光谱等手段对化合物的热学和光学性质进行了测试和分析。结果表明，合成的6种化合物都具有良好的热稳定性，且具有较强的固体荧光发射性能。其中，化合物4~6可作为荧光探针对Fe³⁺离子具有高选择性和灵敏性的检测能力，其检出限分别为8.70×10^-6，1.64×10^-6，1.01×10^-6 mol/L。此外，通过理论计算对6种化合物的发光原理也进行了深入分析。
关键词：8-氨基喹啉;噁二唑酮;荧光探针;铁离子;密度泛函理论方法

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发布时间：2022-11-04

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