最新刊期
      2021 年 第 42 卷 第 7 期

        封面文章

      • 王玮东,楚春双,张丹扬,毕文刚,张勇辉,张紫辉
        2021, 42(7): 897-903. DOI: 10.37188/CJL.20210102
        摘要：研究了俄歇复合、电子泄漏和空穴注入对深紫外发光二极管(DUV LED)效率衰退的影响. 结果表明，当俄歇复合系数从10-32 cm6·s-1增大到10-30 cm6·s-1时，俄歇复合对效率衰退的影响很小. 当俄歇复合系数增大到10-29 cm6·s-1时，俄歇复合对效率衰退有显著的影响. 然而，对于AlGaN材料而言，俄歇复合系数很难达到10-29 cm6·s-1. 此外，本研究还发现，即使设置的俄歇复合系数等于10-32 cm6·s-1,DUV LED的效率衰退依旧随着电子泄漏的增加而增大. 因此，这进一步证明了电子泄漏是导致DUV LED效率衰退的主要因素. 此外，本工作还证明了空穴注入效率的提高可以有效地抑制DUV LED的效率衰退问题，这主要是由于更多的电子与空穴在量子阱中复合产生了光子，降低了电子从有源区中泄漏的几率.  
        关键词：深紫外发光二极管;俄歇复合;电子泄漏;空穴注入;效率衰退   
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        发布时间：2021-07-22

        特邀综述

      • 马志华,马荣荣,董文月,何盼,邵世洋
        2021, 42(7): 904-916. DOI: 10.37188/CJL.20210099
        摘要：树枝状发光材料是一类由中心核和外围树枝构成的具有三维空间结构的发光功能材料，既具有有机小分子发光材料明确的化学结构和确定的分子量，又具有高分子发光材料的良好溶液加工性能，是发展低成本、高效率有机电致发光器件的重要材料体系。具有热活化延迟荧光效应的树枝状发光材料能够通过反向系间窜越过程将三线态激子转变为单线态激子而发出荧光，其器件理论内量子效率可以达到100%，是开发设计高效树枝状发光材料的有效途径。近年来，在分子设计方面，树枝状热活化延迟荧光材料取得了重要进展，形成了种类丰富的材料体系，同时其器件性能得到了大幅提升。本文根据树枝状热活化延迟荧光材料的中心核进行分类，围绕其分子设计、光物理特性和器件性能，总结和评述了国内外研究者在该领域的主要研究进展，并分析了其未来发展所面临的机遇和挑战。  
        关键词：热活化延迟荧光;树枝状发光材料;溶液加工;有机电致发光   
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        发布时间：2021-07-22
      • 武彤,王玲,贺欢,王慧,申慧,刘茜,石云
        2021, 42(7): 917-937. DOI: 10.37188/CJL.20210049
        摘要：介绍了近年来国内外镥铝石榴石(Lu3Al5O12,LuAG)基闪烁陶瓷的研究进展，总结了LuAG的晶体结构和物化性能、LuAG基闪烁陶瓷的制备方法和结构缺陷研究、组分调控和材料计算在设计新型LuAG基闪烁材料方面的创新成果等。其中稀土Ce3+和Pr3+掺杂的LuAG闪烁陶瓷研究进展较快，部分组分已经实现闪烁性能优于同类单晶，并向器件化推进。Ce∶LuAG陶瓷因其高光效和优异的抗辐照损伤性能，被列为高能物理新一代电磁量能器的备选材料;Pr∶LuAG具有快衰减时间和高温荧光热稳定性，在核医学PET成像和油井勘测等领域显示了应用潜力。基于缺陷工程和能带工程的思想，通过Mg2+、Y3+等掺杂调控基质组分，Ce∶LuAG和Pr∶LuAG陶瓷在闪烁性能上都获得突破性提升;基于透明陶瓷技术，高光学质量的LuAG基闪烁陶瓷将具有重要的应用前景和发展潜力。  
        关键词：Lu3Al5O12(LuAG);闪烁陶瓷;缺陷;Ce∶LuAG陶瓷;Pr∶LuAG陶瓷   
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        发布时间：2021-09-22
      • 王晓鹏,李永东,王建国
        2021, 42(7): 938-952. DOI: 10.37188/CJL.20210086
        摘要：单胺氧化酶(Monoamine oxidases,MAOs)是一种膜结合的线粒体酶，通过催化氧化及脱氨反应来维持神经递质和其他生物胺在生物系统中的稳态。MAOs功能障碍与许多神经和精神疾病密切相关，因此，监测MAOs的活性及表达水平，对深入理解其生理功能及相关疾病的临床诊断都具有十分重要的意义。荧光探针具有原位、无创、可实时成像等优势，是准确监测MAOs活性的一种有效方法。本文综述了近年来MAOs荧光探针的研究进展，阐述了这些荧光探针在MAOs相关疾病诊断及治疗中的应用。  
        关键词：单胺氧化酶;荧光探针;疾病诊断;抑制剂;生物成像   
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        发布时间：2021-07-22
      • 林坚,陈德睢,沈家辉,曾培勇
        2021, 42(7): 953-975. DOI: 10.37188/CJL.20210047
        摘要：锰离子相对稳定的发光特性及锰掺杂荧光粉的成功使得人们对锰离子发光的研究热情不减。本文综述了Mn2+掺杂金属硫族簇基半导体中团簇结构、组分关联的Mn2+发光特性。金属硫族簇基半导体具有原子级的精确结构，为探究Mn2+发光的精确“构效关系”提供了理想模型。在Mn2+掺杂的金属硫族簇基半导体中， Mn2+附近键长和团簇组装方式的差异决定了Mn2+配位场强的变化，进而影响Mn2+发光波长的变化。在Mn2+掺杂的金属硫族纳米团簇中，Mn2+的聚集形式和聚集体中Mn2+的数量决定了Mn-Mn耦合相互作用的大小，直接影响Mn2+发光效率、寿命及激发特性。  
        关键词：金属硫族化合物;锰掺杂;半导体   
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        发布时间：2021-07-22

        材料合成及性能

      • 曹祥建,左新晓,孟振功,余振强
        2021, 42(7): 976-983. DOI: 10.37188/CJL.20210129
        摘要：力致变色荧光材料具有机械力刺激响应的性能，在压敏传感等领域有着广阔的应用前景。本文制备了一种具有聚集诱导发光效应的二氰基二苯乙烯基苯衍生物(DCS-Bn)，采用高分辨质谱对其化学结构进行了表征。通过吸收光谱和荧光发射光谱研究了DCS-Bn的光物理性质，并使用差示扫描量热仪和X射线粉末衍射仪考察了其聚集态结构。实验结果表明，DCS-Bn在溶液和固体状态均具有较强的发光性能。并且，基于DCS-Bn独特的棒状分子结构及“晶态-非晶态”的聚集态结构变化，该材料具有力致发光变色性质。采用溶剂熏蒸或者加热处理，DCS-Bn荧光颜色又能恢复，在可重复书写荧光材料等领域具有潜在应用价值。  
        关键词：聚集诱导发光;二氰基二苯乙烯基苯;高荧光量子产率;聚集态结构;力致发光变色   
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        发布时间：2021-07-22
      • 何俊坚,洪卓宝,余林梁,胡广齐,刘晓瑭
        2021, 42(7): 984-996. DOI: 10.37188/CJL.20210122
        摘要：选用中性红和硫脲作为原料，制备出一种540 nm波长发射的新型黄光碳点(CDs)水溶液，具有激发依赖特性。选择Al-MOFs和Zn-MOFs分别作为CDs的载体基质，得到CDs@Al-MOFs和CDs@Zn-MOFs两种复合荧光材料，都显示出非激发依赖特性。而CDs@Al-MOFs和CDs@Zn-MOFs的最佳发射峰分别位于555 nm 和612 nm，与CDs水溶液540 nm的发射波长相比，都出现不同程度的红移。通过对黄光CDs及其复合荧光材料进行TEM、XRD、FT-IR、XPS、UV-Vis和FL等系列表征，证明其发光机理是由CDs的表面态发光转变为分子态发光占主导地位。通过调整两种复合荧光材料的配比可获得不同发光性能的白光LED器件，当CDs@Al-MOFs与CDs@Zn-MOFs的质量比为1∶0.65时，器件的色温为3 968 K、显色指数达82.4，表明该碳点基复合荧光材料在白光LED领域具有广阔的发展前景和应用价值。  
        关键词：黄色发光碳点;有机金属框架;固态照明;白光LED   
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        发布时间：2021-07-22
      • 江宏涛,秦海明,冯少尉,陈红兵,蒋俊
        2021, 42(7): 997-1006. DOI: 10.37188/CJL.20210095
        摘要：由于优异的光学和机械性能，Y2O3-MgO复相纳米陶瓷被认为是红外透明陶瓷的重要候选材料. 尽管如此，在近红外和中红外波段严重的光散射和不必要的吸收方面仍然存在巨大的挑战，这阻碍了该材料在极端恶劣环境中的应用. 在目前的工作中，先通过尿素沉淀法制备了Y2O3-MgO核壳结构纳米粉体，然后在放电等离子体烧结下制备了Y2O3-MgO复相纳米陶瓷. 通过热重和差示扫描量热法(TG/DSC)、X射线衍射和扫描电子显微镜分析了核壳结构纳米粉及复相纳米陶瓷. Y2O3-MgO核壳结构纳米粉体的尺寸约为250 nm，并且制备的陶瓷的平均晶粒尺寸约为360 nm. 透过率在6 μm处为57%，维氏硬度为820 HV. 粉末合成方法为复相纳米陶瓷提供了一种新颖的解决方案，可以轻松调节粒径和不同组分的比例.  
        关键词：Y2O3-MgO复相纳米陶瓷;核壳结构纳米粉体;尿素沉淀法;放电等离子烧结   
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        发布时间：2021-07-22
      • 丁海珍,吴越豪,王训四
        2021, 42(7): 1007-1013. DOI: 10.37188/CJL.20210109
        摘要：现有的微球谐振腔大多利用微纳光纤锥的倏逝波场为微球提供泵浦能量，这是因为其具有较高的模式耦合效率，但在实际应用中这种耦合方法欠缺一定的灵活性，且需要配备精密的耦合装置。本文探究了使用未拉锥的截断光纤从不接触微球的自由空间直接向微球导入泵浦光的可行性。在典型的Nd3+掺杂碲酸盐玻璃微球/光纤锥耦合系统的基础上，用一根连接泵浦光源的截断光纤从自由空间直接照射微球的中心或边缘部位，可测出微球/光纤锥耦合系统的激光输出功率相对于原耦合系统明显提升;在关闭连接光纤锥的泵浦源而仅使用自由空间泵浦源的条件下，仍可获得明显的单纵模激光现象。本文利用时域有限差分法和几何光束追迹法的仿真模型还原了上述自由空间耦合法的全过程。仿真与实验结果表明，这种自由空间耦合法有潜力成为常规光纤锥耦合法的一种辅助泵浦方法，为需要更高泵浦功率或更多泵浦波长选择的实验场合提供解决方案。  
        关键词：自由空间泵浦;微球激光器;稀土掺杂;回廊模   
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        发布时间：2021-07-22

        器件制备及器件物理

      • 苏宛然,冯琳,石林林,张叶,王文艳,李国辉,冀婷,郝玉英,崔艳霞
        2021, 42(7): 1014-1028. DOI: 10.37188/CJL.20210100
        摘要：光电探测器可以实现光信号到电信号的转换，在工业、军事、医疗等领域已展现出巨大的应用价值。但是，传统的平直型光电探测器捕获线光的能力较弱，一定程度上限制了响应率等性能指标的进一步提高。而基于贵金属纳米结构的表面等离激元共振可以急剧增强近场区域的(纳米尺度)电场强度和对线光的捕获能力，大幅度地提高光电探测器性能。本文首先介绍了表面等离激元的基本原理。随后，详细介绍了金属纳米颗粒、金属光栅等不同结构的表面等离激元增强型光电探测器研究进展。最后，总结全文并针对表面等离激元增强型光电探测器的发展前景做出了展望。  
        关键词：传播型表面等离激元;局域表面等离激元;光电探测器;金属纳米颗粒;金属光栅   
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        发布时间：2021-07-22
      • 王松,侯有政,张帆,叶帅,宋军
        2021, 42(7): 1029-1039. DOI: 10.37188/CJL.20210103
        摘要：有机-无机卤化铅钙钛矿多晶薄膜太阳能电池在近几年的研究中实现了光电转换效率的快速增长。然而，其多晶结构的活性层导致器件仍然遭受到表面和晶界位置缺陷引起的性能衰减。本研究借助两种有机氢碘酸盐，即苯乙基碘化胺(Phenethylammonium iodide,PEAI)和邻氟苯乙胺碘(2-Fluorophenylethylammonium iodide,o-F-PEAI)，在CH3NH3PbI3钙钛矿多晶薄膜表面形成钝化层。扫描电子显微镜和原子力显微镜分析结果显示，PEAI和o-F-PEAI处理后的钙钛矿薄膜晶界被钝化层明显填充，表面粗糙度也显著下降。另外，荧光寿命成像分析结果显示钝化后的钙钛矿薄膜具有更多的光子数和更长的荧光寿命。上述结果表明，PEAI和o-F-PEAI诱导的钝化层可以有效抑制多晶薄膜表面和晶界位置的缺陷复合行为。因此，钝化后的倒置结构钙钛矿太阳能电池器件功率转换效率(Power conversion efficiency,PCE)可以达到21%。此外，o-F-PEAI钝化处理后的器件由于氟离子的作用表现出更好的器件稳定性。  
        关键词：荧光寿命显微成像;倒置钙钛矿太阳能电池;表面钝化;PEAI;o-F-PEAI   
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        发布时间：2021-07-22
      • 常奕栋,王贞福,张晓颖,杨国文,李特,杜宇琦,赵宇亮,刘育衔,兰宇
        2021, 42(7): 1040-1048. DOI: 10.37188/CJL.20210108
        摘要：对808 nm的InAlGaAs/AlGaAs半导体激光器芯片的波导厚度进行了优化，研究发现N波导与P波导厚度比值为1.8时芯片电光转换效率最高。基于上述高效率芯片研制出Chip-on-submount(COS)单管和光纤芯径62.5 μm、数值孔径0.22的光纤耦合模块，并研究了两种器件在-10~90 ℃范围内的效率特性。结果显示，温度由-10 ℃升高到90 ℃,COS单管的载流子泄漏占比由1.18%增加到16.67%，光纤耦合模块的载流子泄漏占比由1.99%增加到17.73%，表明温升引起的载流子泄漏加剧是导致电光转换效率降低的主要因素。此外，还研究了高温老炼、热真空、空间辐照对光纤耦合模块电光转换效率的影响，并揭示了导致器件电光转换效率降低的内在因素。  
        关键词：半导体激光器;光纤耦合模块;光功率;电光转换效率   
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        发布时间：2021-07-22
      • 张明霞,袁振,杜晓娟,王翀,王文婷,薛婧雯,令维军,董忠
        2021, 42(7): 1049-1056. DOI: 10.37188/CJL.20210165
        摘要：利用固态反应烧结方法制做的混合三氧化物陶瓷Tm∶LuScO3作为激光增益介质，在全固态激光器中实现了稳定的调Q锁模运转。利用透过率为3%的输出镜获得最高连续光输出功率为257 mW，中心波长为1 993 nm，对应斜效率14.06%。以三种半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为锁模启动元件，系统分析了Tm∶LuScO3陶瓷激光器的调Q锁模运转特性，获得最窄锁模脉冲宽度在749~891 ps之间，重复频率121.9 MHz，对应的调Q包络脉冲宽度为50 μs，重复频率45.45 kHz，最高输出功率167 mW，中心波长为1 987 nm，对应最大单脉冲能量为1.37 nJ。  
        关键词：调Q锁模;2 μm激光;Tm∶LuScO3陶瓷激光器;半导体可饱和吸收镜   
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        发布时间：2021-07-22
      • 王建彬,唐孝生,周笔,曾夏辉,余华梁,周赢武
        2021, 42(7): 1057-1064. DOI: 10.37188/CJL.20210142
        摘要：采用溶液法制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/活性层/Al的四元倍增型有机光电探测器，器件本体异质结活性层由P3HT∶PTB7-Th∶IEICO∶PC71BM以90∶10∶0.5∶0.5的质量比共混组成。随着偏压增加，器件外量子效率(External quantum efficiency,EQE)远超100%，并展现300~850 nm的宽光谱响应。在330 nm与780 nm处，器件可获得的最高EQEs和响应度分别为773000%和2 057 A·W-1 以及311000%和1 956 A·W-1，为有机光电探测器在紫外和近红外光区可获得的最高EQE和响应度之一。-25 V偏压下， 与结构为ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶PTB7-Th∶IEICO(90∶10∶1)/Al的三元器件相比，四元器件的平均EQE(388167%)、响应度(1 604 A·W-1)以及探测灵敏度(3.6×1013 Jones)分别提高了0.5倍、0.5倍和0.4倍，有效提升了器件对弱光的探测能力。上述结果提供了一种制备多元宽带倍增型有机光电探测器的有效策略，用以提高器件弱光探测能力，特别是提升了器件对紫外和近红外光的响应与探测能力。  
        关键词：溶液法;四元;倍增型有机光电探测器;紫外;近红外   
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        发布时间：2021-07-22

        发光产业及技术前沿

      • 张帆,王荣新,黄思溢,田爱琴,刘建平,杨辉
        2021, 42(7): 1065-1073. DOI: 10.37188/CJL.20210092
        摘要：近几年，Ⅲ-Ⅴ族半导体GaN由于其宽直接带隙，在高温、高功率器件方面得到了广泛研究。但是，目前GaN器件的性能依然受到了p型欧姆接触性能不良的限制，在长期使用过程或高温环境中激光器等器件性能退化严重。因此，获得性能优异的p-GaN接触仍然是一个巨大的挑战。虽然Pd基的金属体系已然在p-GaN获得了欧姆接触，但是Pd与GaN接触之后的微观结构及其高温特性尚不为人知。本文针对常用于p型GaN接触的第一层金属Pd材料，讨论了Pd/p-GaN接触界面的特性和退化机制。通过四探针测试仪、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)实验测试和分析对比，发现Pd/p-GaN界面受到氧气和温度影响的退化过程。高温退火在界面处促成Ga-Pd合金相生成利于形成良好的接触，但是在有氧参与的情况下，金属的氧化反应超越其他因素成为主导，致使界面和性能发生明显的退化。温度越高退化越严重，甚至表面形貌状态完全改变，由平滑的原子台阶形貌转化呈现出树枝状晶粒状态。因此，保持Pd与p-GaN界面清洁、控制界面的氧成分不仅是形成合金态获得良好接触的关键，而且也关系着器件的长期稳定和可靠，是防止器件性能衰减和退化要害所在。  
        关键词：p型GaN;欧姆接触;XPS;界面   
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