最新刊期
      2021 年 第 42 卷 第 12 期

        封面文章

      • 黄帅,王金迪,颜雨,尚蒙蒙
        2021, 42(12): 1829-1836. DOI: 10.37188/CJL.20210299
        摘要：通过高温固相法制备了一系列Eu掺杂的Sr1.95+xLi1-xSi1-xAlxO4F(0≤x≤0.25)发光材料，并详细研究了所制备Sr2LiSiO4F化合物的晶体结构及相组成。利用Al3+-Sr2+离子对取代Si4+-Li+ 离子对的晶体位点工程，对Eu2+占据的Sr多面体位点进行调控，实现单相Sr1.95+xLi1-xSi1-xAlxO4F(0≤x≤0.25)材料中Eu2+和Eu3+的共存，获得了Sr1.95+xLi1-xSi1-xAlxO4F∶Eu体系从绿光到红光的发光调谐。 通过对Sr1.95+xLi1-xSi1-x-AlxO4F∶Eu材料中的Eu2+和Eu3+离子在25~300 ℃范围内温度依赖性光谱的研究发现Eu2+和Eu3+呈现不同的温度敏感特性。经计算，Sr1.95+xLi1-xSi1-xAlxO4F∶0.05Eu发光材料的温度传感绝对灵敏度和相对灵敏度可分别达到2.83%·K-1与0.66%·K-1，进一步证实了所制备发光材料在温度传感方面的应用潜力。  
        关键词：晶格位点工程;混合价态Eu;温度传感   
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        发布时间：2021-12-17

        特邀综述

      • 徐冀健,曲丹,安丽,汪夏燕,孙再成
        2021, 42(12): 1837-1851. DOI: 10.37188/CJL.20210302
        摘要：红光/近红外发射碳点(简称R/NIR-CDs)具有生物相容性好、空间分辨率高等优势，受到了研究者们的广泛关注。但目前报道的红光碳点往往存在荧光量子效率低、半峰宽较宽且具有激发波长依赖的缺陷，限制了其在生物医学领域的应用。因此，合成制备高荧光量子产率(PLQY)、半峰宽窄且激发非依赖的红光/近红外发射碳点具有十分重要的意义。本文首先阐述了近年来几种具有代表性的典型前驱体及其合成碳点，总结了尺寸效应、杂原子掺杂、表面态等高效的碳点光学调控理论，并简要介绍了红光/近红外发射碳点在生物成像、疾病治疗及白光发光二极管中的应用现状。最后，针对红光/近红外发射碳点的发光机理、制备方法中面临的问题与挑战进行了展望。  
        关键词：碳点;红光/近红外发射;光学调控;生物成像;LED   
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        发布时间：2021-12-17

        材料合成及性能

      • 廖家裕,陈鸿玲,牛晓晨,谭慧瑜,宋家万,张沛雄,尹浩,李真,陈振强
        2021, 42(12): 1852-1862. DOI: 10.37188/CJL.20210312
        摘要：采用垂直布里奇曼法成功生长了Er3+/Ho3+/Eu3+三掺杂PbF2的中红外激光晶体。该晶体在980 nm泵浦下，首次获得了从2 600~3 200 nm的宽带中红外发光，其半高宽(FWHM)为300 nm，这是Er3+的2.7 μm发射峰(2 600~2 950 nm)和Ho3+的2.9 μm发射峰(2 800~3 200 nm)叠加的结果。此外，失活离子Eu3+ 的引入可以有效克服Er3+和Ho3+离子的自终止瓶颈效应。研究发现，与Er3+/Ho3+∶PbF2晶体相比，Er3+/Ho3+/Eu3+∶PbF2晶体具有更高的荧光分支比，在Er3+:4I11/2→4I13/2跃迁为18.7%和Ho3+:5I6→5I7跃迁为18.0%；以及有更大的发射截面，在2 745 nm时为0.621×10-20 cm2，在2 905 nm时为0.728×10-20 cm2。这些有利的光谱特性表明，Er3+/Ho3+/Eu3+∶PbF2晶体在商用980 nm激光二极管泵浦下，可能是2.6~3.2 μm中红外激光器的一种有前景的材料。  
        关键词：PbF2晶体;Er3+/Ho3+/Eu3+;中红外发光;失活   
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        发布时间：2021-12-17
      • 王栋,兰月梅,刘劝,张国星,吴胜,袁双双,张学杰,陈岩
        2021, 42(12): 1863-1871. DOI: 10.37188/CJL.20210268
        摘要：CsPbBr3 钙钛矿量子点(PQDs)在光、热、空气中会发生不同程度的降解，导致严重的荧光猝灭，限制了其在光电器件中的应用。本文采用传统的熔融淬火和热处理方法，将CsPbBr3 PQDs与锌硼硅酸盐玻璃复合，成功制备了CsPbBr3 PQDs@glass复合发光材料。研究表明，CsPbBr3 PQDs@glass的发射峰峰值为520 nm，半峰宽(FWHM)为20 nm，是一种绿光发射材料。同时该材料具有良好的光和水稳定性，蓝光下连续照射30 d，发光强度仅降低了约4%，水中浸泡30 d，其发光强度仍能保持初始强度的95%。此外，利用CsPbBr3 PQDs@glass成功封装了白光LED器件，说明该材料在照明和显示领域具有潜在的应用前景。  
        关键词：CsPbBr3;钙钛矿量子点;锌硼硅酸盐玻璃;白光LED器件   
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        发布时间：2021-12-17
      • 张志宏,周慧丽,吴锋,张雁,叶林华
        2021, 42(12): 1872-1881. DOI: 10.37188/CJL.20210276
        摘要：采用CO2激光区熔法制备了LuYO3∶Tm3+(0.3%)-Yb3+(5%)荧光材料。在980 nm激光激发下测量了样品在可见光波段的上转换(UC)荧光光谱，其中1G4→3H6跃迁产生的蓝色上转换荧光发生明显的Stark劈裂。利用荧光强度比(FIR)方法对样品的Stark劈裂能级1G4(a)与1G4(b)和3F2,3与3H4两对热耦合能级的荧光温度传感特性进行研究。结果表明，两对热耦合能级的测温范围为223~723 K。 1G4(a)与1G4(b)能级在低温下灵敏度较高，在223 K处有最大绝对灵敏度5.62×10-3 K-1和最大相对灵敏度28.2×10-3 K-1;3F2,3与3H4能级比较适合高温下的温度传感，最大绝对灵敏度为1.44×10-3 K-1(723 K)，最大相对灵敏度为4.61×10-3 K-1(516.3 K)，表明所制备荧光材料非常适合用于荧光温度传感。  
        关键词：Tm3+/Yb3+∶LuYO3;上转换发光;荧光强度比(FIR);荧光温度传感   
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        发布时间：2021-12-17
      • 董娅慧,于佳酩,王士鹏,赵浩然,李玉,程倩
        2021, 42(12): 1882-1890. DOI: 10.37188/CJL.20210273
        摘要：以稀土氯化物为原料、油酸和十八烯为溶剂，采用溶剂热法合成粒径为4.4 nm的β-NaGdF4∶Yb3+,Er3+上转换荧光纳米粒子，并将其分散于纤维素纳米晶(CNC)的悬浮液中，随后通过蒸发诱导自组装制备了β-NaGdF4∶Yb3+,Er3+/CNC胆甾型复合膜。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和荧光光谱等分析手段对制备样品的结构、形貌和性能进行分析。结果表明，制备的NaGdF4∶Yb3+,Er3+上转换荧光纳米粒子的形貌为球形，结构为纯六方相，有良好的分散性，其分散液在980 nm激光激发下发出肉眼可见的明亮绿光。与纳米纤维素溶液自组装后获得同时具有上转换发光和结构色的β-NaGdF4∶Yb3+,Er3+/CNC胆甾型复合膜，少量β-NaGdF4∶Yb3+,Er3+的引入不改变纳米纤维素膜的胆甾型液晶结构。此外，纳米纤维素膜作为一维光子晶体在一定程度上可实现对β-NaGdF4∶Yb3+,Er3+荧光性能的调控，使其禁带边缘的荧光强度增强2.7倍。  
        关键词：纤维素纳米晶;自组装;胆甾型液晶;上转换荧光   
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        发布时间：2021-12-17
      • 张立振,王子豪,黄娇,唐飞
        2021, 42(12): 1891-1899. DOI: 10.37188/CJL.20210297
        摘要：采用浆料直写(DIW)挤出成型工艺结合高温固相反应烧结技术，成功制备出高长径比稀土Eu3+掺杂Y2O3荧光陶瓷纤维。分别研究了陶瓷膏体的流变性能、陶瓷纤维的相结构和荧光动力学、以及不同温度下陶瓷纤维的荧光光谱演变。研究结果表明，采用羟丙基甲基纤维素(HPMC)水凝胶作为陶瓷膏体的有机助剂，最佳的粉体固含量为55%。烧结温度>1 200 ℃下均可得到纯的陶瓷晶相，随着温度的升高，陶瓷相没有明显变化，但在1 300 ℃下烧结得到的样品荧光寿命最长，可达1.12 ms。进一步表征了该温度下烧结样品的变温光致发光光谱，随着温度从100 K上升至500 K，发光光谱的积分强度没有明显降低，表明所制备的样品具有优异的发光热稳定性。  
        关键词：荧光陶瓷纤维;(Y0.85La0.10Eu0.05)2O3;流变性能;光致发光;荧光寿命   
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        发布时间：2021-12-17
      • 刘金萍,李欣,王瑞荣,郭浩,唐军,刘俊,刘丽双
        2021, 42(12): 1900-1905. DOI: 10.37188/CJL.20210251
        摘要：采用简单、绿色、低成本的方法合成石墨烯量子点(GQDs)一直是研究者们不断追求和探究的热点。本文首先采用简单、低成本的激光诱导聚二甲基硅氧烷(PDMS)方法成功制备出有缺陷的少层石墨烯，然后再以所制备的石墨烯为碳源，采用一步水热法成功制备出了分散性良好、横向平均尺寸约为6.67 nm、发稳定蓝色荧光的GQDs溶液。分别采用透射电镜(TEM)、拉曼光谱、紫外吸收光谱和荧光光谱对GQDs的形貌和荧光特性进行了表征。以硫酸奎宁为标准参考物，计算所得GQDs的荧光量子产率约为6.3%。本研究提出的制备GQDs的方法具有简单、低成本、低污染的优势，为石墨烯量子点的制备提供了一种新途径、新参考，也为石墨烯量子点大规模商业化制备提供了潜力。  
        关键词：激光诱导;石墨烯;石墨烯量子点;水热法;荧光特性   
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        发布时间：2021-12-17

        器件制备及器件物理

      • 王家兴,姚登莉,蔡平,薛小刚,刘黎明,王立惠,卢宗柳,张小文
        2021, 42(12): 1906-1913. DOI: 10.37188/CJL.20210274
        摘要：紫外有机发光器件(OLED)的宽带隙发光分子限制了空穴注入效率，从而导致载流子复合低效，器件发展受限。可溶液处理工艺兼顾了低成本、高可控性及规模生产的时代特色。本文报道了利用溶液法制备的WCl6及其与聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸掺杂复合物(PEDOT∶PSS+WCl6)调控近紫外OLED的空穴注入特性，实现了高效率近紫外有机发光。X射线光电子能谱、紫外-可见光吸收光谱等分析表明，WCl6和PEDOT∶PSS+WCl6薄膜具有优异的电子特性和光透过性。伏安特性和阻抗谱分析表明，空穴注入能力按WCl6、PEDOT∶PSS和PEDOT∶PSS+WCl6的顺序依次增强。以PEDOT∶PSS+WCl6作空穴注入层、2-(4-联苯)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-恶二唑(PBD)作发光层，获得了最大外量子效率为2.6%、最大辐照度为8.05 mW/cm2、半峰宽为45 nm、电致发光峰为405 nm的高效率近紫外OLED。器件寿命测试对比结果表明，WCl6掺杂PEDOT∶PSS后器件的稳定性得到了增强。 该研究结果拓展了WCl6的应用领域，对于推进高效稳定近紫外OLED的进一步发展具有一定的借鉴意义。  
        关键词：紫外有机发光器件;WCl6;可溶液加工;空穴注入;阻抗谱   
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        发布时间：2021-12-17
      • 宫丽艳,唐斌,胡红坡,赵晓宇,周圣军
        2021, 42(12): 1914-1920. DOI: 10.37188/CJL.20210286
        摘要：开发了一种由溅射AlN层和中温GaN层组成的复合成核层来提高黄光LED的内量子效率。系统地研究了在溅射AlN成核层和复合成核层上生长的InGaN基黄光LED的晶体质量和光学性能，揭示了复合成核层对黄光LED内量子效率的影响机制。分别采用透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、变温光致发光谱和电致发光谱对黄光LED进行表征分析。结果发现，复合成核层能够诱导产生堆垛层错，可以有效降低外延层中的位错密度和残余应力。在溅射AlN成核层和复合成核层上生长的黄光LED外延层中的位错密度分别为5.04×108 cm-2和3.98×108 cm-2，压应力分别为482.71 MPa和266.38 MPa。通过变温光致发光谱计算得到在溅射AlN成核层和复合成核层上生长的黄光LED的内量子效率(室温295 K)分别为12.5%和29.8%。  
        关键词：黄光发光二极管;成核层;内量子效率;堆垛层错;压电极化   
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        发布时间：2021-12-17
      • 李瑞冬,邹永刚,田锟,王睿,范杰,兰云萍
        2021, 42(12): 1921-1927. DOI: 10.37188/CJL.20210314
        摘要：耦合系数是评价分布反馈(DFB)半导体激光器光栅性能的重要参数。本文基于耦合波理论，结合数值模拟，研究了侧向耦合表面光栅结构参数对其耦合特性的影响。与矩形光栅侧向耦合脊波导结构对比，研究了对称梯形、错位梯形、对称结形、错位结形、双对称梯形和双对称结形六种特殊侧向微结构光栅，通过改变光栅侧壁纵向倾角、调整光栅的光学限制因子等途径，有效地实现了光栅的耦合系数调控。模拟分析了脊波导特殊侧向微结构光栅的占空比、脊宽、光栅侧向宽度等结构参数对耦合系数的影响，发现合理的结构参数能够有效地缓解耦合系数的波动，有助于减少工艺误差对耦合系数的影响。本工作为后续光栅结构设计与制备提供了理论依据。  
        关键词：布拉格光栅;耦合系数;侧向耦合;分布反馈   
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        发布时间：2021-12-17
      • 罗章,何巍,董明利,张雯
        2021, 42(12): 1928-1935. DOI: 10.37188/CJL.20210304
        摘要：提出并设计了一种环形腔掺铒光纤激光用于温度传感的方法。利用啁啾光纤光栅进行光学滤波，结合未泵浦掺铒光纤作为可饱和吸收体稳频，实现了环形腔掺铒光纤激光器单波长激光输出。通过温度变化实验，实现了单波长激光输出的温度传感测量。泵浦源输出功率为219 mW时，实现了1 555.25 nm单波长激光输出，3 dB线宽为0.06 nm，边摸抑制比为47.05 dB。实验中对1 555.25 nm单波长激光进行稳定性测试，10 min内激光输出功率变化为0.59 dB。利用温度加热平台对啁啾光纤光栅进行升降温实验，升温过程温度灵敏度为12.59 pm/℃，线性度为0.998 6，降温过程温度灵敏度为12.58 pm/℃，线性度为0.998 3。不同温度条件下对激光进行稳定性测试，在10 min监测时间范围内，50 ℃和300 ℃激光输出功率变化分别为0.27 dB和0.09 dB。  
        关键词：光纤激光器;啁啾光纤光栅;可饱和吸收体;温度传感   
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        发布时间：2021-12-17
      • 于翠玲,朱瑞滨,林珊,武凤,乌大坤,赵海发,常亮
        2021, 42(12): 1936-1943. DOI: 10.37188/CJL.20210285
        摘要：利用水热法合成不同Zn掺杂含量的SnO2(SnO2∶Zn)纳米晶，并通过丝网印刷技术制备了SnO2∶Zn纳米晶光阳极，研究不同含量Zn掺杂SnO2纳米晶光阳极对染料敏化太阳能电池光电性能的影响。实验结果表明，Zn掺杂含量增加能够引起SnO2光阳极的平带电位负向偏移和等电点增加。与未掺杂SnO2染料敏化太阳能电池相比，当Zn掺杂量为2% 时，SnO2∶Zn基染料敏化太阳能电池的功率转换效率(PCE)最高，为4.2%，这归因于Zn掺杂能够增加染料在SnO2光阳极的担载量和提高染料敏化太阳能电池的光生电子寿命(τe)。此外，2% Zn掺杂SnO2光阳极进一步经过TiCl4处理，其电池功率转换效率可提高到7.7%。  
        关键词：染料敏化太阳能电池;SnO2;Zn掺杂;光阳极   
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        发布时间：2021-12-17

        发光学应用及交叉前沿

      • 李光旻,刘淏洋,杨洋,刘洪飞,费学宁,刘伟
        2021, 42(12): 1944-1950. DOI: 10.37188/CJL.20210257
        摘要：制备了水溶性半胱氨酸修饰的CdTe和CdTe/CdS核壳结构量子点，实现了对叶酸分子的特异性荧光标记，可作为具有应用潜力的叶酸浓度快速测定荧光探针。实验结果表明，叶酸分子可以使CdTe量子点发生明显的荧光猝灭，而在CdTe/CdS核壳结构量子点中，没有观察到这种猝灭行为。本文采用Stern-Volmer方程对荧光猝灭机制进行了分析，研究表明该猝灭机制是静态荧光猝灭。CdTe量子点在与叶酸分子作用过程中，荧光光谱发射峰发生了约35 nm的蓝移，热力学计算表明，量子点可能与叶酸分子通过静电作用形成了络合结构。  
        关键词：荧光;量子点;叶酸;猝灭;CdTe;CdTe/CdS核壳结构   
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        发布时间：2021-12-17
      • 孙雪花,强瑜,郝都婷,田锐
        2021, 42(12): 1951-1960. DOI: 10.37188/CJL.20210271
        摘要：通过一步水热法合成了荧光量子产率高达34%的锌掺杂碳量子点(Zinc doped carbon quantum dots,Zn-CQDs)，并对Zn-CQDs的结构性能进行分析。基于Cu2+与H2O2产生羟基自由基可有效猝灭Zn-CQDs，构建了Zn-CQDs-Cu2+ 荧光探针检测过氧化氢和胆固醇浓度。实验发现，在pH=7.60的N-2-羟乙基哌嗪-N'-2-乙磺酸(HEPES)缓冲溶液中，于50 ℃孵化40 min时，体系的(F0-F)/F0与H2O2浓度在1.0×10-5~1.0×10-6 mol/L范围内，与胆固醇浓度在3.0×10-5~9.0×10-7 mol/L范围内分别呈良好的线性关系，检出限分别为7.2×10-7 mol/L和6.8×10-7 mol/L。该方法用于水样中H2O2和牛奶中胆固醇含量的测定，回收率分别可达98.55%~105.4%和98.00%~103.0%，结果满意。该方法也为检测H2O2生成反应的其他代谢物提供了有效的检测思路。  
        关键词：锌掺杂碳量子点;过氧化氢;胆固醇;荧光猝灭   
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        发布时间：2021-12-17

        发光产业及技术前沿

      • 张稀雯,余子康,牟运,彭洋,李俊杰,史铁林
        2021, 42(12): 1961-1968. DOI: 10.37188/CJL.20210303
        摘要：芯片级封装是实现高光密度白光LED和减小封装体积的一种重要途径，而目前芯片级白光LED存在荧光层老化、荧光粉热猝灭等问题，严重影响白光LED的性能和可靠性。为此，本文结合荧光玻璃的技术优势，提出了荧光玻璃封装芯片级白光LED，并分析了白光LED光热性能。利用丝网印刷和低温烧结工艺在玻璃基片表面制备了荧光玻璃层，从而获得了晶圆级荧光玻璃片，再切割成芯片级荧光玻璃用于白光LED封装。分析了荧光玻璃层的微观形貌，荧光粉颗粒内嵌在玻璃基体中，膜层致密、无明显残余气孔；通过调节荧光玻璃层厚度优化了白光LED光学性能，当荧光玻璃层为120 μm时，白光LED获得了最优光学性能，光效、色温和色坐标分别为111.8 lm/W、6 876 K和(0.307 4,0.321 4)；分析了荧光玻璃封装结构对白光LED光热性能的影响，荧光玻璃层靠近LED芯片封装具有更高的光效和更低的色温，同时白光LED表面温度更低。  
        关键词：白光LED;芯片级封装;荧光玻璃;光热性能   
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