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最新刊期

2023 年第 2 期

封面文章

级联敏化三元旋涂型磷光器件电致发光性能增强出版
高羽晗,谢国华
2023, 44(2): 219-226. DOI: 10.37188/CJL.20220323

摘要：金属配合物磷光分子在高浓度下易产生发光猝灭，通常采用主客体两元掺杂结构来提高电致发光效率。热激活延迟荧光（TADF）材料通过三线态激子的反向系间窜越理论上可达到100%的内量子效率。为探究不同主体材料在三元敏化磷光体系中的作用，本文基于TADF聚合物作为敏化剂、黄橙光磷光配合物作为发光材料，分别研究了以传统荧光材料和蓝色TADF主体构建的三元敏化的旋涂型有机电致发光器件性能。研究表明，在客体浓度分别为1%、5%、50%时，基于TADF主体的器件电致发光性能均优于相同浓度下以传统荧光主体构建的器件性能。其中当磷光配合物PO‐01‐TB掺杂浓度为1%时，以天蓝光TADF材料为主体制备的器件最大外量子效率为12.2%，相较于以传统荧光为主体的器件外量子效率（10.7%）提高了14%。这源于本身具有双极传输特性的TADF主体通过反向系间窜越通道增强了对敏化剂和客体的级联能量传递作用，减少了三线态激子的浓度猝灭和湮灭过程，提高了大电流注入下的激子利用率。
关键词：有机电致发光器件;三元敏化;热激活延迟荧光;磷光;能量传递

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发布时间：2023-03-13

特邀综述

光响应金属有机框架研究进展及其应用展望增强出版
张思敏,巴泽英,李天豪,毛倩楠,黄荣娟,刘国权,于涛
2023, 44(2): 227-239. DOI: 10.37188/CJL.20220289

摘要：随着智能材料的快速发展，光响应金属有机框架（MOFs）引起了研究者的广泛关注。该类智能材料可在紫外线和可见光的交替照射下，实现MOFs在不同形态之间可逆切换，同时伴随着物理和化学性质的改变，在药物运输、气体分离、光控催化和智能传感等领域具有广阔的发展前景。大部分光响应MOFs由光响应配体和金属离子通过配位作用形成，不同的光响应配体使体系具有独特的性质和应用场景。本文综述了近年来光响应MOFs的研究进展，其中包括光响应MOFs材料的主要类型及其在气体分离、物质运输、动态防伪和光电器件等不同领域中的应用。在此基础上，本文针对光响应MOFs未来发展进行了展望。
关键词：金属有机框架;物质运输;气体分离;动态防伪

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发布时间：2023-03-13

材料合成及性能

导模法生长Er∶Lu₂O₃连续激光特性增强出版
张萌,王贵吉,梁洋洋,苏纯云,贾文增,尹延如,李涛
2023, 44(2): 240-245. DOI: 10.37188/CJL.20220324

摘要：导模法是一种超高熔点晶体的有效生长方法，可以生长高质量、大尺寸、高掺杂的Er∶Lu₂O₃晶体。本文测试了导模法生长的Er∶Lu₂O₃晶体的荧光发射谱及连续激光特性，在室温下获得了斜效率为23.1% 的2.85 μm连续激光输出，最高输出功率5.24 W。80 min功率RMS（Root mean square）稳定性优于1.4%，不同输出功率水平的激光光束质量M²因子优于2.17。实验结果表明，导模法生长的Er∶Lu₂O₃激光晶体具备输出高功率、高效率中红外激光的能力。
关键词：激光器;固体激光器;3 μm;Er∶Lu₂O₃晶体

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发布时间：2023-03-13
孤立格位中的Cr³⁺近红外发射波长的设计与调控：以AMP₂O₇∶Cr³⁺为例增强出版
吴家宇,张珍珍,李松,廉世勋,余丽萍,邱忠贤
2023, 44(2): 246-258. DOI: 10.37188/CJL.20220320

摘要：近红外光谱调控对于开发新型近红外荧光粉至关重要。3d³电子构型的Cr³⁺具有波长可调谐的宽带近红外发光性质，是一种理想的近红外激活剂离子。由于d轨道对晶体场敏感，Cr³⁺离子发射波长强烈依赖于其配位晶体结构，明确配位结构与发光性质之间的构效关系是指导近红外荧光粉理性设计的理论基础。而实际上晶体结构复杂，影响局部配位结构性质的因素很多，难以形成明确的构效关系。AMP₂O₇（A=Li，K；M=Ga， Sc，In）系列焦磷酸盐晶体中具有孤立的［MO₆］八面体结构特征，可为Cr³⁺提供孤立的配位环境，孤立格位大大减少了晶体结构的复杂性，为构效关系的建立提供了合理性保障。本文以AMP₂O₇∶Cr³⁺系列荧光粉为研究对象，Cr³⁺取代在孤立的［MO₆］八面体中心格位，具有波长可调谐的近红外发光性质，其发射波长随M³⁺和A⁺组分变化而发生迁移，以Cr³⁺发射波长对孤立配位结构特征的依赖关系初步构建［MO₆］—Cr³⁺近红外发射波长的构效关系，以期能为Cr³⁺近红外发射材料理性设计提供一些依据和思路。
关键词：近红外;荧光粉;Cr³⁺;构效关系

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发布时间：2023-03-13
CaTiF₆·2H₂O∶Mn⁴⁺窄带红色荧光粉的发光性能及其高显指暖白光LED应用增强出版
陈孔岚,张学亮,宋恩海,周亚运,袁健,樊婷,邓婷婷
2023, 44(2): 259-270. DOI: 10.37188/CJL.20220310

摘要：报道了一种新型的Mn⁴⁺掺杂水合六氟钛酸钙CaTiF₆·2H₂O∶Mn⁴⁺红色荧光粉，详细研究了基质的结构转变和荧光粉的发光性能及高显色指数（显指）暖白光LED应用。CaTiF₆·2H₂O∶Mn⁴⁺在130~200 ℃间脱水转化为CaTiF₆∶Mn⁴⁺，荧光光谱发生改变，重新吸附水分子可恢复到CaTiF₆·2H₂O∶Mn⁴⁺，发光性能不可逆。重要的是，该荧光粉在较长波626 nm和635 nm处分别发射锐线极强的零声子线（ZPL）和ν₆振动峰，色坐标为（0.701， 0.299），更接近人眼敏感的红光边界650 nm（色坐标x~0.72，y~0.28），有助于提高暖白光LED的显色指数、拓宽背光源的色域。晶体结构和晶体场强度计算指出，Mn⁴⁺在CaTiF₆·2H₂O∶Mn⁴⁺中占据低对称性的格位，所受到的晶体场强度较弱，Mn—F键的共价性较强。另外，通过表面疏水化显著提升了荧光粉耐湿性能，共掺小离子半径的Si⁴⁺增强了荧光粉发光热稳定性。以CaTiF₆·2H₂O∶Mn⁴⁺作为红光成分，获得了高显色指数（R_a=90，R₉=68）的暖白光LED，在高品质的暖白光照明中具有潜在的应用。
关键词：Mn⁴⁺掺杂氟化物;CaTiF₆·2H₂O∶Mn⁴⁺;极强零声子线;高显色指数;暖白光LED

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发布时间：2023-03-13
Tm³⁺/Yb³⁺共掺含LaF₃纳米晶锗酸盐微晶玻璃的上转换发光及其温度传感特性增强出版
李波,黄立辉,陈新禹,白功勋,赵士龙,徐时清
2023, 44(2): 271-278. DOI: 10.37188/CJL.20220337

摘要：通过传统的熔融淬火技术以及后续热处理法制备了Tm³⁺/Yb³⁺共掺含LaF₃纳米晶锗酸盐微晶玻璃。通过DTA和XRD研究其热性质和LaF₃纳米晶的可控析出。通过透过光谱和上转换发光光谱研究了玻璃的光学性能。利用荧光强度比（FIR）技术研究了微晶玻璃样品在980 nm激光激发下的上转换发光光谱与温度的依赖关系。研究发现，该微晶玻璃样品在313~573 K温度范围内的最大绝对灵敏度S_a和最大相对灵敏度S_r分别为2.6×10^-4K^-1（573 K）和2.3×10^-2K^-1（313 K）。结果表明，Tm³⁺/Yb³⁺共掺含LaF₃纳米晶锗酸盐微晶玻璃在温度传感领域具有潜在的应用前景。
关键词：锗酸盐玻璃;微晶玻璃;Tm³⁺/Yb³⁺;温度传感

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发布时间：2023-03-13
基于上转换发光的Y₇O₆F₉∶Er,Yb/PAN复合纤维温度传感特性增强出版
赵昕,刘哲,林海,李德胜
2023, 44(2): 279-288. DOI: 10.37188/CJL.20220350

摘要：通过水热法配合高温煅烧合成了斜方晶系Y₇O₆F₉∶Er，Yb晶体，该晶体可实现高效上转换发光且具有良好的高分子亲和性。利用高压静电纺丝技术将Y₇O₆F₉∶Er，Yb晶体颗粒与高分子化合物聚丙烯腈（PAN）复合，制备出了兼备温度传感特性、柔韧性和灵活性的Y₇O₆F₉∶Er，Yb/PAN纤维。977 nm激光激发下，晶体颗粒和复合纤维在303~433 K温度范围内均展示出高效的上转换发光和良好的温度传感特性，且复合纤维在测温范围内表现出优于晶体颗粒的温度灵敏度和分辨率。在303 K温度下有最大绝对灵敏度值1.143%·K^‒1，在433 K温度下有最小的分辨率0.15 K。因此，具有柔韧性的复合纤维既有良好温度传感特性又可任意调节形态，适应复杂多样的应用环境，是可应用于实现智能穿戴领域温度传感性能的有效候选材料。
关键词：Y₇O₆F₉∶Er，Yb/PAN复合纤维;高压静电纺丝;上转换发光;温度传感

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发布时间：2023-03-13
808 nm/980 nm 近红外光激发下CaSc₂O₄∶Er, Nd纳米晶的上转换发光特性增强出版
崔文豪,彭亚茹,李静,黄宇欣,陈力
2023, 44(2): 289-297. DOI: 10.37188/CJL.20220336

摘要：通过水热法合成了一系列CaSc₂O₄∶Er³⁺，Nd³⁺纳米晶。随着Nd³⁺浓度和激发波长的变化，详细研究了CaSc₂O₄∶Er³⁺，Nd³⁺氧化物在可见光和近红外（NIR）区域的发光特性。在808 nm激发下，Er³⁺离子的发光强度随着Nd³⁺离子浓度的增加出现增强。相对的红色强度也有轻微的增强。在980 nm激发下，Nd³⁺离子几乎不吸收980 nm的光子，只有Er³⁺离子的吸收和发射被发现。相对的红色强度没有变化。此外，在近红外光谱中，只观察到Er³⁺离子的发射，这与可见光光谱一致。详细的研究揭示了新型CaSc₂O₄∶Er³⁺，Nd³⁺纳米晶在808 nm和980 nm近红外激发下的上转换发光（UCL）机制。
关键词：上转换发光;Nd³⁺ 离子;Er³⁺离子;CaSc₂O₄ 纳米晶;近红外激发

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发布时间：2023-03-13
晶相对碳点多色发光的调制及其在白光发光二极管器件中的应用
张学文,苗润泽,许凤利,张宇飞,宋凯,徐文军,秦振兴
2023, 44(2): 298-306. DOI: 10.37188/CJL.20220316

摘要：报道了一种以邻苯二甲酸前体结晶作为基质包覆碳点制备固态荧光材料的方法。通过改变溶剂，微波合成分别发射蓝色和绿色荧光的晶态碳点。详细的结构和光谱表征后发现，在形成碳点的同时，由邻苯二甲酸前体结晶在碳点的周围生长了晶态基质，该基质对碳点的分散作用有效阻断了碳点的聚集，从而阻止了碳点荧光猝灭的发生。并且，晶态基质结构的变化导致了碳点碳核和基质界面处吡啶氮类基团增多，从而致使该碳点发光颜色变化。鉴于其优异的发光性能，所制备晶态碳点用于封装白光发光二极管器件（WLED）。通过与商用荧光粉相结合，蓝色光碳点封装的WLED在色度坐标为（0.37，0.36）时获得了相关色温4 061 K、显色指数88.4的暖白光。而绿色光碳点封装的WLED在色度坐标为（0.36，0.34）时获得了相关色温44 678 K、显色指数85的暖白光。优异的光度学参数赋予这些荧光纳米材料在光电领域潜在的应用价值。
关键词：晶态碳点;多色发光;吡啶氮类基团;发光二极管

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发布时间：2023-03-13

器件制备及器件物理

泵浦光聚焦特性对高重频1 064 nm 被动调Q激光器的影响增强出版
姚聪,付鑫鹏,申彦鑫,李文媛,付喜宏
2023, 44(2): 307-313. DOI: 10.37188/CJL.20220294

摘要：研究了泵浦光聚焦特性对被动调Q激光器输出激光特性的影响。使用10 W 激光二极管（LD）和焦距为4 mm的耦合聚焦镜，在不改变LD和谐振腔结构与间距（15 mm）的情况下，选取5个耦合聚焦镜位置，研究对应泵浦光聚焦特性对输出激光特性的影响，特别是对输出脉冲稳定性的影响。泵浦功率为3.550 W时，相较于其他耦合聚焦镜位置，在耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm处，被动调Q激光器实现了更高重复频率（160 kHz）、更高平均输出功率（360 mW）、更高单脉冲能量（2.250 μJ）、更低时域抖动（120 ns）的稳定脉冲输出。实验数据说明，耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm处，泵浦光聚焦光斑与谐振腔基模光斑的匹配程度较好。理论计算得出，耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm时，谐振腔基模光斑尺寸与泵浦光聚焦光斑束腰尺寸的比值为0.854，该比值对今后开展高重频被动调Q激光器相关研究具有一定的借鉴意义。
关键词：LD端面泵浦;被动调Q;耦合聚焦镜位置

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发布时间：2023-03-13
增益腔模大失配型垂直外腔面发射激光器侧向激射抑制增强出版
宫玉祥,张卓,张建伟,张星,周寅利,刘天娇,徐玥辉,吴昊,陈超,宁永强,王立军
2023, 44(2): 314-320. DOI: 10.37188/CJL.20220304

摘要：垂直外腔面发射激光器（Vertical external cavity surface emitting laser，VECSEL）的侧向激射是制约其高性能工作的关键。我们设计了室温下量子阱增益峰与表面腔模大失配（30 nm）的增益芯片结构，并证实该结构可以有效抑制泵浦功率增加时VECSEL的侧向激射增强问题。增益芯片基底温度为20 ℃时，VECSEL正向激射波长位于980 nm，侧向激射波长位于950 nm，当泵浦功率逐步增加时，侧向激射强度随着正向激射的出现而迅速降低。这是因为激光正向激射时量子阱的受激辐射能级与正向激射激光模式匹配，正向激射的激光模式可以获取更高的模式增益，在与侧向模式的竞争中处于优势地位。当基底温度控制在0 ℃与10 ℃时，量子阱本征增益峰值与表面腔模失配度增大，此时VECSEL仍然表现出稳定的侧向激射抑制效果。
关键词：垂直外腔面发射激光器;侧向激射;增益失谐;模式竞争

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发布时间：2023-03-13
基于外延层转移的超薄垂直结构深紫外LED 增强出版
严嘉彬,孙志航,房力,王林宁,王永进
2023, 44(2): 321-327. DOI: 10.37188/CJL.20220305

摘要：AlGaN 基深紫外（Deep ultraviolet，DUV）发光二极管（Light⁃emitting diode，LED）可用于杀菌、水体净化、光疗、固化、传感和非视距通信等场合，在生物、环境、工业、医疗和军事等领域具有广阔的应用前景。针对现阶段 DUV LED 外量子效率较低的问题，本文提出了一种超薄垂直结构的 DUV LED 方案。该方案基于蓝宝石‐硅晶圆键合和物理减薄工艺实现了高质量 DUV LED 外延层从蓝宝石衬底到高导热硅基板的转移，并采用转移后亚微米厚度的超薄外延层制备出垂直结构的 AlGaN DUV LED。器件的出光面在减薄工艺后无需特殊的化学处理便可实现纳米级的粗化，配合超薄外延层结构具备显著的失谐微腔效应，有助于破坏高阶波导模式，从而增加 TM 波的出光并提升器件的出光效率。测试表明，转移后的外延层厚度约为 710 nm，制备出的 DUV LED 发光光谱峰值波长约为 271 nm。该垂直结构 DUV LED 制备方案为实现高效 DUV 光源提供了可行路径。
关键词：深紫外发光二极管;外延层转移;晶圆键合;减薄工艺

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发布时间：2023-03-13
葡萄糖作钝化剂的绿光多晶薄膜钙钛矿发光二极管增强出版
董建华,卢璐,金旭东,卢琦晴,苗艳勤,赵敏
2023, 44(2): 328-336. DOI: 10.37188/CJL.20220297

摘要：金属卤化物钙钛矿发光二极管具有颜色可调、色纯度高、光谱稳定性好等优点，成为近年来的研究热点。溶液加工的多晶薄膜钙钛矿发光二极管制备工艺简单且成本低，但结晶过程中容易形成缺陷，进而影响器件性能。本文提出采用低成本的葡萄糖作为钝化剂，制备多晶薄膜钙钛矿发光二极管，葡萄糖的加入有效抑制了器件中缺陷诱导非辐射复合损失。在葡萄糖浓度为0.2 mol·L^-1时，缺陷钝化效果最佳，器件的最大亮度达到11 840 cd·m^-2，最大电流效率为7.89 cd·A^-1，光谱稳定性及色纯度好，且表现出较好的重复性。本文为多晶薄膜钙钛矿发光二极管中缺陷的钝化提供了简单而有效的方法。
关键词：钙钛矿发光;多晶薄膜;葡萄糖;缺陷钝化

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发布时间：2023-03-13
通过氧源调控原子层沉积的SnO_x层实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池增强出版
谢怿,吴绍航,高彦艳,刘雅晴,郭日朗,麦耀华
2023, 44(2): 337-345. DOI: 10.37188/CJL.20220325

摘要：原子层沉积的SnO_x薄膜具有良好的均匀性和致密性，常被用于提升倒置平面结构钙钛矿太阳能电池的稳定性。而SnO_x薄膜的特性对器件能量转换效率（Power conversion efficiency，PCE）有着重要影响。本文通过氧源（H₂O、O₃）调控SnO_x薄膜的能级和导电性，提升器件PCE。结果表明，O₃作为单一氧源的SnO_x薄膜（记为O₃‐SnO_x）具有较优的能级排列；而只有H₂O作氧源的SnO_x薄膜（记为H₂O‐SnO_x）具有较高的电导率。而采用O₃和H₂O混合氧源制备的SnO_x（记为MIX‐SnO_x），则兼顾了能级匹配和良好的导电性，有效提升器件的PCE，达到20.9%。不仅如此，得益于SnO_x薄膜的致密结构，有效避免了外部水氧的入侵和内部材料的分解流失，从而提升了器件稳定性，在85 ℃（氮气气氛）下老化超过646 h仍能维持初始PCE的86%以上。
关键词：钙钛矿太阳能电池;原子层沉积;氧源调控;SnO_x

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发布时间：2023-03-13

发光产业及技术前沿

温度波动对LED显示屏白平衡主要参数及图像色调的影响增强出版
宿然,郑喜凤,陈宇,刘凤霞,张鑫,汪洋,曹慧,苗静
2023, 44(2): 346-355. DOI: 10.37188/CJL.20220257

摘要：LED显示屏的图像显示质量一直是显示行业内重点关注的问题，而LED显示屏的白平衡参数决定了其复现和还原的显示图像的亮度和色调，是影响图像显示质量的重要因素。一般情况下，显示屏的白平衡由红、绿、蓝三基色的亮度配平比例确定，而且该配平比例相对稳定；但是对于LED的各个基色来说，环境因素的变化会引起基色参量的变化，从而导致显示屏白平衡的漂移，严重影响图像显示质量。本文基于色度学理论和LED显示特性，构建了特定LED显示颜色空间模型；并在设定颜色空间探究不同温度环境各个基色仅在亮度变化条件下对白平衡参数的影响，重点研究了在温度波动条件下白平衡的漂移规律以及显示图像产生的色调的畸变情况；通过归纳不同波动参数定量分析温度变化对LED显示屏白平衡主要参数的影响，为高清LED显示控制系统提供较有价值的图像修正理论依据，有助于提升高端LED显示产品的显示质量。
关键词：LED显示;温度波动;白平衡

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发布时间：2023-03-13

发光学应用及交叉前沿

近红外二区聚集诱导发光探针在生物医学中的应用增强出版
桂一雄,陈可瑶,罗文帅,谭永鸿,燕鼎元,王东,唐本忠
2023, 44(2): 356-373. DOI: 10.37188/CJL.20220284

摘要：近红外二区聚集诱导发光探针在生物医学中的应用是一个新兴的研究领域。近红外二区聚集诱导发光探针突破了传统荧光探针穿透深度浅、光损伤小以及聚集态荧光效率低下的限制，为深层组织的高分辨率荧光成像提供了可能。研究表明，通过合理的分子设计可实现近红外二区聚集诱导发光探针激发态能量辐射跃迁与非辐射跃迁之间的可控调节，即单一近红外二区聚集诱导发光探针可同时兼具荧光、光声和光热三模态成像能力，以及多模成像指导的光热和光动力治疗。目前，近红外二区聚集诱导发光探针已发展为构建疾病诊疗一体化平台的重要选择之一。基于此，本综述系统总结了近红外二区聚集诱导发光探针的最新研究进展，主要包括分子设计及其在生物医学中的应用。最后提出目前的发展瓶颈，并对其未来的发展方向与前景进行了展望。
关键词：近红外二区聚集诱导发光探针;生物医学应用;疾病诊疗一体化

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发布时间：2023-03-13
水溶性Sm∶ZnO⁃NH₂量子点荧光探针制备及其用于选择性检测多巴胺增强出版
崔美佳,黄秋梅,黄文艺,崔葆,戎西林,张国强,程昊,冯军
2023, 44(2): 374-386. DOI: 10.37188/CJL.20220296

摘要：采用3⁃氨丙基三乙氧基硅烷（APTEs）封端氧化锌量子点（ZnO QDs）的方式，制备了一种荧光性能稳定的水溶性Sm∶ZnO⁃NH₂ QDs荧光探针。通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱仪（FT⁃IR）、纳米粒度和Zeta电位仪（DLS）、稳瞬态荧光光谱仪（PL）等对材料进行表征。最优化条件下制备的该探针在水中具有良好的荧光性能，在4 ℃下贮存10 d后其荧光强度仍保留92%。基于该探针的荧光可以直接被多巴胺（DA）选择性猝灭，建立了一种选择性检测DA含量的荧光分析新方法，在50~1 600 ng/mL浓度内，该探针呈现良好的线性关系（y=0.4639x+ 0.008530，R²=0.996 3），检出限（LOD）为1.08 ng/mL，具有较好的稳定性和重现性，并成功应用于人体尿液样品的检测，回收率为98.18%~107.84%。
关键词：Sm掺杂;ZnO-NH₂ QDs;荧光探针;选择性猝灭;多巴胺

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发布时间：2023-03-13

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