最新刊期
      2022 年 第 43 卷 第 4 期

        封面文章

      • 白雪,徐赞,字映竹,肖代文,付丽香,何彦妮,赵和平,杨钊烁,宋友艳,HAIDER Asif Ali,向斐斐,宋志国,寸阳珂,邱建备,杨正文
        2022, 43(4): 463-477. DOI: 10.37188/CJL.20210326
        摘要：无机稀土发光材料在照明、显示、激光和生物医学等领域有着极其广泛的应用。对荧光性能的调控有利于拓展其在温度传感、防伪识别、光开关、光存储等领域的应用。传统的荧光调控方式包括设计核壳结构、改变材料成分控制晶体场、改变稀土离子的掺杂类型或浓度从而控制能量传递等。然而，这些调控方式难以实现荧光性能的可逆调控，限制了其实际应用。对比传统的调控方式，材料在电场、热场或光场等外场刺激下可产生变色效应，通过变色效应可以实现对其荧光性能的可逆调控从而扩展其应用。本文主要综述了在电场、热场和光场刺激下，无机稀土发光材料的变色效应对其荧光性能的可逆调控及应用。  
        关键词：无机稀土发光材料;荧光调控;电致变色;热致变色;光致变色   
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        发布时间：2022-04-20

        研究快报

      • 郭梦婷,田晋敏,王璠,阳求柏,邵冲云,王孟,张磊,崔淑珍,于春雷,胡丽丽
        2022, 43(4): 478-481. DOI: 10.37188/CJL.20210409
        摘要：采用改进的化学气相沉积技术结合液相掺杂工艺制备了低损耗Bi掺杂高磷石英基光纤，P2O5摩尔分数高达7.2%，光纤的背景损耗为18 dB/km@1 550 nm。进一步采用1 240 nm的可调谐拉曼激光器泵浦自制Bi掺杂高磷石英基光纤，在1 355~1 380 nm波段实现净增益，在1 355 nm波长处的最高增益为5.14 dB。这是国内首次制备出低损耗掺铋高磷石英基光纤，并基于该掺铋光纤实现了近红外波段的净增益放大。  
        关键词：Bi掺杂高磷石英基光纤;宽带放大;光纤光学   
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        发布时间：2022-04-20

        特邀综述

      • 朱兴路,宋恩海,邹炳锁,叶柿
        2022, 43(4): 482-500. DOI: 10.37188/CJL.20220006
        摘要：过渡金属Mn2+掺杂的半导体/绝缘体作为发光材料在照明、显示等领域具有重要应用。Mn2+离子具有5个未成对的d电子，掺杂在发光材料中通常具有高自旋态，其容易与近邻的Mn2+离子发生交换或超交换作用即磁相互作用。此类相互作用可在分子尺度下对电子自旋产生很强的束缚能力，使得磁耦合Mn2+-Mn2+离子对的发光行为不同于孤立Mn2+离子的发光行为，如荧光寿命变短、异常的发射波长红移/蓝移、多峰发射以及异常的磁光现象等。但由于受到浓度猝灭、缺陷、声子耦合、能量传递、与半导体激子的sp-d交换作用等多因素的影响以及测试技术的限制，对Mn2+-Mn2+离子间磁相互作用的确认及其对发光行为的影响仍存在较多争议。随着研究的不断深入和一些新的表征手段如光磁测量技术的引入，上述问题可以得到部分解决。本文首先简要介绍过渡金属离子磁相互作用类型及其理论基础；然后综述Mn2+-Mn2+离子间磁相互作用对其吸收光谱、发射光谱、荧光寿命和磁光效应的影响，并着重比较探讨了能证明Mn2+-Mn2+磁相互作用的存在及其作用类型的不同技术手段；最后进行总结并对此类材料在LED器件等领域的潜在应用进行了展望。  
        关键词：Mn2+;磁相互作用;发光   
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        发布时间：2022-04-20

        材料合成及性能

      • 陈祥,赵浩兵,罗芷琪,胡海龙,郭太良,李福山
        2022, 43(4): 501-508. DOI: 10.37188/CJL.20220034
        摘要：磷化铟(InP)量子点(QDs)由于其不含重金属元素和出色的光电特性，在量子点发光二极管(QLED)领域引起了广泛关注。本文以ZnSe和ZnS作为壳层来制备绿色InP/ZnSe/ZnS QDs，通过调控ZnSe壳层的厚度得到不同发光性能的QDs。当Se粉与Zn(St)2的质量比为1∶15时，InP/ZnSe/ZnS QDs的荧光发射峰为522 nm，半峰宽为45 nm，荧光量子效率高达86%。同时制备了基于不同ZnSe壳层厚度的QLED，并利用真空蒸发的方式去除QDs薄膜中残留的有机溶剂，避免了高温退火对QDs性能的破坏，最终得到稳定工作QLED器件，其最佳外量子效率为2.2%。  
        关键词：磷化铟量子点;荧光量子效率;发光二极管   
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        发布时间：2022-04-20
      • 王玲玲,许鹏飞,周德春
        2022, 43(4): 509-517. DOI: 10.37188/CJL.20220010
        摘要：采用全矢量有限元法设计了一种大模场双包层微结构光纤及锥形波导结构。采用复丝拉制方法制备了成分为45Bi2O3-29GeO2-15Ga2O3-10Na2O-1CeO2的大模场双包层微结构光纤，纤芯直径为70 μm，内包层的占空比为0.25，模场面积约为3 014.8 μm2。采用熔融拉锥技术制备了纤芯直径为17.5 μm、有效模场面积为206.47 μm2的锥形光纤。在980 nm泵浦下研究了微结构光纤及其锥体的激光特性。结果表明，拉锥后微结构光纤的激发光谱中心波长由1 550.2 nm向短波漂移至1 546.9 nm，而输出激光光束质量因子M2由3.45±0.03显著减少至1.16±0.01。拉锥前后的斜率效率分别达到10.29 %和9.70 %。研究结果表明，拉锥可有效改善大模场双包层有序微结构光纤的激光输出模式，拉锥后的激光输出具有良好的单模特性。该项技术研究结果为大模场、高功率的激光光纤材料制备提供了新的技术途径。  
        关键词：Er3+/Yb3+共掺;微结构光纤光锥;模场;1.5 μm激光特性   
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        发布时间：2022-04-20
      • 黄科文,陈嘉雄,戴雷,白科研,周路,霍延平
        2022, 43(4): 518-527. DOI: 10.37188/CJL.20210415
        摘要：高效的磷光有机电致发光器件有赖于主体材料，而双极性主体材料相对于传统主体材料不仅能降低驱动电压，提高电流效率和功率效率，还能加快载流子迁移率和平衡载流子的通量。因此本文基于咪唑并吡啶设计了两种给体-受体型双极性绿光主体材料，即9-苯基-3-(9-(4-(3-苯基咪唑并［1,2-a］吡啶-2-基)苯基)二苯并［b,d］呋喃-2-基)-9H-咔唑(CzDFDp)和9-苯基-3-(3 -(9 -(4 -(3-苯基咪唑并［1,2-a］吡啶-2-基)苯基)二苯并 ［b,d］ 呋喃-2-基)苯基)- 9H -咔唑(CzPDFDp)，对其结构进行核磁表征。通过光物理研究表明CzDFDp和CzPDFDp具有较高的三线态能级2.8 eV和2.49 eV，和较高的分解(509 ℃和529 ℃)与玻璃转化(130 ℃和138 ℃)温度，十分有利于磷光器件效率和器件的热稳定提升。以CzDFDp或CzPDFDp为主体、三(4-甲基-2,5-二苯基吡啶)合铱(GD-Ir)为发光掺杂材料制作绿光器件，启亮电压只有2.6 V，最大电流效率分别达到44.9 cd·A-1和47.2 cd·A-1，最大功率效率达到50.4 lm·W-1和57 lm·W-1，远优于CBP为主体材料参比的器件(3.6 V,14.4 cd·A-1,5.8 lm·W-1)，两个主体材料的启亮电压降低了1 V，电流效率提高3倍以上，且功率效率提高了8倍以上，表明本文两个双极性主体材料具有良好的传输性质，能够有效地平衡载流子通量，是优异的绿光主体材料。  
        关键词：双极主体材料;咪唑并吡啶;绿光;有机磷光   
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        发布时间：2022-04-20
      • 吕播瑞,崔俊超,徐文军,秦振兴
        2022, 43(4): 528-535. DOI: 10.37188/CJL.20220003
        摘要：通过简单的方法获得基于碳纳米点的固态荧光材料，实现该类材料在光电器件领域的应用研究有着重要的意义。然而，由于聚集诱导猝灭效应的存在，合成该类材料仍面临着严峻的挑战。本文报道了一种简单热解合成硫(S)和氮(N)共掺杂荧光碳点晶态材料的方法。优化制备条件后，获得的材料能发出耀眼的橙红色荧光，这是由于在形成碳点的同时，碳点的周围形成了以邻苯二甲酸为前体的晶态物，该晶态物对碳点形成了保护屏障，阻碍了碳点的聚集，弱化了碳点的光猝灭效应。此外，由于硫和氮的共掺杂作用，该材料发光呈现出多峰发射的特征，这赋予了该荧光材料在封装白光发光二极管方面的优势。因此，除实现发光二极管器件的橙色发光外，该材料与商用荧光粉(黄绿色的SiAlON∶Eu2+和蓝色的BaMgAl10O17∶Eu2+)相结合，在色度坐标为(0.43,0.40)时获得了相关色温约3 100 K、显色指数82的暖白光，结果表明该类荧光纳米材料在照明领域具有广阔的应用前景。  
        关键词：碳点;硫氮共掺杂;结晶诱导;发光二极管   
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        发布时间：2022-04-20
      • 林贵,罗琦,陈茜,刘燕婷,蒙丽丽
        2022, 43(4): 536-544. DOI: 10.37188/CJL.20210395
        摘要：采用传统高温固相法制备了系列xZnAl2O4/CaAl12O19∶Mn4+(xZAO/CAO∶Mn4+)混合相红光荧光粉，研究了ZnAl2O4掺杂对CaAl12O19∶Mn4+形貌和发光性能的影响。X射线衍射(XRD)表征结果表明，在1 723 K下煅烧6 h成功合成了xZAO/CAO∶Mn4+混合相荧光粉，随着ZnAl2O4掺杂量的增加依然保持两相共存。荧光光谱分析表明，当x=1时，ZAO/CAO∶Mn4+具有最大的荧光强度，其值比CaAl12O19∶Mn4+的荧光强度提高了203%。相对于CaAl12O19∶Mn4+荧光粉，ZAO/CAO∶Mn4+荧光粉具有更长的荧光寿命，其内量子效率提高了211%。在298~418 K温度范围内，ZAO/CAO∶Mn4+荧光粉的绝对灵敏度(Sa)为4.32×10-3 K-1；在418 K时，最大相对灵敏度(Sr)为3.65×10-3 K-1。该荧光粉在光学测温方面具有潜在应用价值。  
        关键词：荧光粉;光学测温;发光性能;Mn4+;ZnAl2O4/CaAl12O19   
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        发布时间：2022-04-20
      • 李政达,焦腾,董鑫,刁肇悌,陈威
        2022, 43(4): 545-551. DOI: 10.37188/CJL.20210398
        摘要：高厚度的Ga2O3薄膜能够提高器件的击穿电压，这种高厚度Ga2O3薄膜往往是通过HVPE法制备的。然而HVPE法存在着成本高、设备少等缺点。本文通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺，以SiH4为n型掺杂源，在Ga2O3衬底上生长了高厚度的n型β-Ga2O3薄膜，并且研究了SiH4流量对β-Ga2O3性质的影响。实验中制备的β-Ga2O3薄膜厚度达到4.15 μm。薄膜的晶体质量高，表面致密光滑且呈现台阶流生长模式。随着SiH4流量增加，晶体质量逐渐降低，电子浓度显著增加，电子迁移率降低。目前，高厚度β-Ga2O3薄膜的电子浓度可以在3.6×1016 ~ 5.3×1018 cm-3范围内调控；当薄膜电子浓度为3.6×1016 cm-3时，其电子迁移率可达137 cm2·V-1·s-1。本文论证了MOCVD工艺进行高厚度n型β-Ga2O3薄膜生长的可行性，这也为β-Ga2O3基垂直结构功率器件的制备提供了一种新途径。  
        关键词：氧化镓;金属有机化学气相沉积(MOCVD);高厚度薄膜   
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        发布时间：2022-04-20

        器件制备及器件物理

      • 张翼鹏,王雪,纪佩璇,赵健,张凯敏,李睿,于凯丞,田昊,马雷
        2022, 43(4): 552-575. DOI: 10.37188/CJL.20210359
        摘要：光电探测器因可将光信号转换为电信号而被广泛地应用于视频成像、光通信、生物医学成像和运动检测等方面。但由于所采用的传统光电探测器材料对其性能带来的局限性和日益增长的新需求之间的矛盾，使得寻找新的材料迫在眉睫。近年来新兴的二维材料为制备更高性能的探测器提供了全新的材料研究平台，其中石墨烯以其独特的电学、光学与热学特性成为下一代高性能光子学最有希望的候选材料之一。本文系统地综述了不同光响应机制下石墨烯基光电探测器研究现状，并在此基础上对当下不同石墨烯基光电器件发展前景进行了细致的讨论和展望。  
        关键词：石墨烯;光电探测器;响应机制;研究进展   
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        发布时间：2022-04-20
      • 唐歌,刘士浩,张乐天,谢文法
        2022, 43(4): 576-582. DOI: 10.37188/CJL.20220014
        摘要：单层结构对简化有机电致发光器件(OLED)的制备工艺及降低其制造成本具有重要意义。本文采用非掺杂热激活延迟荧光(TADF)发光层，结合C60(2 nm)/MoO3(3 nm)/C60(2 nm)修饰的ITO阳极及4,7-二苯基-1,10-菲啰啉(Bphen,3 nm)修饰的Ag 阴极，制备了单层TADF器件(TADF-OLED)。该单层TADF-OLED具有良好的空穴和电子注入能力，开启电压为3 V，最大电流、功率及外量子效率分别可达到37.7 cd/A、47.4 lm/W和13.24%。然后，我们利用“探针法”研究了该单层TADF-OLED的激子分布情况，发现大部分激子在发光层靠近阳极侧形成。最后，我们利用经典电磁学理论对器件的光取出效率进行模拟分析，证实了这种激子分布特性有助于实现较高的光取出效率，进而改善器件的外量子效率。  
        关键词：单层有机发光器件;热激活延迟荧光;激子分布;电极修饰层;光取出效率   
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        发布时间：2022-04-20
      • 郭郅冬,范杰,王海珠,邹永刚,马晓辉
        2022, 43(4): 583-590. DOI: 10.37188/CJL.20220009
        摘要：为了改善宽脊波导半导体激光器侧模特性和光谱特性，提出了一种具有侧向微结构脊波导和高阶脊表面光栅的分布反馈半导体激光器。该激光器在宽脊波导的两侧刻蚀微结构区，基于各阶侧模光场分布不同的特性，增大了谐振腔内基侧模与高阶侧模的损耗差，消除了远场光斑“多瓣”现象并且输出功率有所提升；同时，借助高阶脊表面光栅，器件的线宽得到了进一步压窄。在脊波导宽度50 μm、腔长1 mm的情况下，与宽脊波导半导体激光器相比，制备的激光器件在0.6 A驱动电流下实现了对高阶侧模的抑制，输出功率、斜率效率、电光转换效率分别提升了16.4%、17.9%、15%，并且光谱特性得到了有效的改善，光谱线宽约为39 pm。  
        关键词：半导体激光器;侧向微结构;高阶Bragg光栅;侧向模式;窄线宽;远场光斑   
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        发布时间：2022-04-20

        发光产业及技术前沿

      • 阙思华,卫黎明,周雄图,张永爱,吴朝兴,郭太良,严群
        2022, 43(4): 591-597. DOI: 10.37188/CJL.20210392
        摘要：采用红色、绿色混合量子点作为发光层，制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/TFB/Mixed-QDs/ZnO/Ag的颜色可调量子点发光二极管(QLED)器件，研究了QLED器件的电致发光光谱。实验结果表明，混合QLED器件具有明显的颜色可调特性。随着外加电压增大，混合QLED器件呈现出从暗红色到橙黄色再到耀眼的黄绿色的颜色变化。其开启电压为2.0 V，最大亮度可达到6×104 cd/m2；且器件在31 934 cd/m2亮度下实现了21 cd/A的最大电流效率和7.5%的最大外量子效率。作为应用展示，本文将颜色可调的混合QLED器件与氮化镓基蓝光LED相结合制备了白光LED，相关色温可从3 568 K(暖白光) 调至10 269 K(冷白光)，且显色指数不低于70，在照明应用中具有广阔的应用前景。  
        关键词：量子点发光二极管;颜色可调;白光应用;相关色温   
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        发布时间：2022-04-20
      • 肖华,陈万里,肖翔天,王锐,王恺
        2022, 43(4): 598-607. DOI: 10.37188/CJL.20220041
        摘要：可见光通信(Visible light communication,VLC)作为无线通信领域中与无线射频通信互补的一种空间通信技术，近年来吸引了众多研究人员的关注。除了通信链路的电路设计、调制模式之外，调制带宽是照明光源能否实现高质量VLC的关键因素。区别于传统有机LED、聚合物LED及以GaN/InGaN为代表的无机LED等照明光源，量子点LED(QLED)具备响应速度快、色纯度好、发光效率高、可同时用于光致发光和电致发光等优势，是一种理想的用于可见光通信的固态光源器件。然而，目前对QLED用于VLC的调制带宽机理研究较少，尤其是针对多色QLED以及电致发光QLED。本文从量子点的光转换机制出发，系统综述了不同QLED的调制机理，并对光致发光和电致发光QLED调制带宽的限制因素进行了总结和分析，为QLED在VLC中的应用提供了理论依据。  
        关键词：可见光通信;发光二极管;量子点;调制带宽   
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        发布时间：2022-04-20

        发光学应用及交叉前沿

      • 南福春,杨阳,赵晓智,葛介超,刘卫敏,任昊慧,郭宏骞,汪鹏飞
        2022, 43(4): 608-619. DOI: 10.37188/CJL.20220017
        摘要：膀胱癌是泌尿系统中最常见的肿瘤之一。目前，化疗与手术切除等治疗手段不能有效治愈该肿瘤，并且上述两种治疗方式会产生副作用，降低患者的生活质量。光疗则为膀胱癌提供了一种新的治疗手段。在本工作中，以靶向膀胱癌细胞的小肽PLZ4修饰多功能碳点，得到了兼具靶向膀胱癌细胞及光动力/光热治疗功能的PLZ-4碳点(PCDs)。细胞实验表明该PCDs能够用于膀胱癌细胞靶向成像，并且在635 nm激光照射下，能高效杀灭膀胱癌细胞。活体实验表明经过尾静脉注射后，PCDs能够有效地聚集在原位膀胱癌处，在635 nm激光照射下，原位膀胱癌能够被完全清除，表明该PCDs在荧光成像介导的光动力/光热治疗原位膀胱癌中有潜在的应用价值。  
        关键词：碳点;光疗;原位膀胱癌;肿瘤靶向治疗   
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        发布时间：2022-04-20
      • 崔葆,黄秋梅,戎西林,崔美佳,程昊,冯军,黄文艺
        2022, 43(4): 620-632. DOI: 10.37188/CJL.20210408
        摘要：采用溶胶凝胶法制备出一种荧光性能稳定的氧化锌量子点(ZnO-NH2 QDs)，并对其进行紫外-可见光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X 射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X 射线光电子能谱(XPS)、荧光(PL)表征。基于Cu2+对ZnO-NH2 QDs动态荧光猝灭且Cu2+可与邻苯二胺(OPD，为非荧光物质)反应生成具有黄色荧光的2,3-二氨基吩嗪(DAP)的机理，开发了一种具有特异性识别Cu2+的ZnO-NH2 QDs荧光探针以及ZnO-NH2 QDs+Cu2++OPD荧光传感系统。该探针在40~9 000 nmol/L的线性范围内检测Cu2+，检测限(LOD)为3.93 nmol/L。在自来水中的加标回收率范围为98%~100.58%，在柳江水中Cu2+的加标回收率范围为97.43%~101.47%。实验结果表明该探针对Cu2+有较好的选择性和准确度，能为金属离子Cu2+的荧光快速检测提供一种新思路。  
        关键词：氧化锌量子点;开关式荧光探针;Cu2+   
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        发布时间：2022-04-20
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