最新刊期
      2023 年 第 44 卷 10 期

        封面文章

      • 张嘉倍,王超,肖家文,曲尧,严铮洸
        2023, 44(10): 1705-1720. DOI: 10.37188/CJL.20230108
        摘要：近年来，有机⁃无机杂化金属卤化物材料由于其优异的光电性质引起了研究人员的广泛关注。其中低维铜（Ⅰ）基卤化物作为高效发光材料的代表，在照明与显示、辐射探测等领域表现出良好的应用前景。有机无机杂化铜（Ⅰ）基卤化物的组成和结构丰富多变，给研究人员提供了巨大的研究空间。本文综述了有机⁃无机杂化铜（Ⅰ）基卤化物作为发光材料的研究进展，并以［CuXn］（X=Cl，Br，I）结构单元及其连接方式为依据，对离子型有机⁃无机杂化铜（Ⅰ）基卤化物进行了系统的分类，总结了其组成⁃结构⁃性质之间的构效关系。讨论了有机⁃无机杂化铜（Ⅰ）基卤化物的发光机制和光物理过程，并重点归纳了用于X射线探测的有机⁃无机杂化铜（Ⅰ）基卤化物闪烁体的最新进展。最后，对这一新兴的研究领域做出了展望。  
        关键词：有机-无机杂化铜（Ⅰ）基卤化物;低维结构;发光材料;闪烁体   
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        发布时间：2023-11-01

        光鉴未来

      • 超高分辨LED显示 增强出版

        王丁可,胡海龙,郭太良,李福山
        2023, 44(10): 1721-1732. DOI: 10.37188/CJL.20230136
        摘要：分辨率是评估一个显示器性能的重要指标之一。不仅限于消费电子产品领域中厂商的竞争需求，科研、工业和医学等领域的发展也迫切需要更高分辨率的显示设备以显示精度更高的图像。除此之外，虚拟和增强现实技术使超高分辨率显示器能提供更丰富的人机交互体验。超高分辨率显示技术也逐渐成为一个热门的研究方向。本文介绍了基于发光二极管的各类新型显示技术中实现高分辨率显示的技术手段和实现方案，总结了每种方案的适用条件和优缺点，并指出了各项技术现阶段面临的主要挑战。一直以来，我们团队长期致力于量子点发光二极管显示的电致发光图案化和高分辨率显示研究，本文也介绍了本团队近期取得的突破性的研究成果。  
        关键词：超高分辨率显示;微发光二极管;有机发光二极管;量子点发光二极管   
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        发布时间：2023-11-01

        发光学基础知识

      • 张文睿,贺璐璐,王兆武,姬海鹏
        2023, 44(10): 1733-1750. DOI: 10.37188/CJL.20230107
        摘要：Mn4+激活荧光粉实现强零声子线（Zero phonon line，ZPL）发光将会使其发射光谱中短波红光增强，且常伴随荧光寿命缩短。本文对Mn4+激活氟化物红光荧光粉中具有强ZPL发光特征的28种荧光粉的组成、制备、晶体结构与荧光性质进行综述。发现了一些规律：（1）这28种荧光粉可以根据Mn4+与被取代离子是否为等价取代及被取代离子在基质中是否形成六配位分为四类。（2）［MnF6］配位八面体畸变是Mn4+实现强ZPL发光的必要条件。（3）大部分Mn4+激活强ZPL氟化物荧光粉中Mn4+掺杂为对3+离子的不等价取代；在等价取代且被取代离子为六配位时，获得强ZPL发射的空间群主要为P321和P3m1等三方晶系空间群。（4）Mn4+在绝大多数强ZPL发射氟化物荧光粉中ZPL都弱于ν6声子伴峰，仅在Na2TiF6∶Mn4+等5种荧光粉中ZPL强于ν6峰。（5）其ZPL波长都在617~628 nm之间，多数为620 nm。（6）ZPL与Stokes ν6峰的强度比不仅与荧光粉的化学组成有关；对于同一化学组成的荧光粉，该比值也随制备方法的改变而变化。  
        关键词：Mn4+;红光荧光粉;零声子线;氟化物   
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        发布时间：2023-11-01

        材料合成及性能

      • 包文雪,彭辉,邹炳锁
        2023, 44(10): 1751-1769. DOI: 10.37188/CJL.20230149
        摘要：零维（0D）有机⁃无机杂化金属卤化物作为一种重要的功能材料，由于其优异的发光特性，在照明、显示和X射线闪烁体等领域得到了广泛的关注。在0D有机⁃无机杂化金属卤化物中，金属卤化物多面体阴离子被有机阳离子包围并完全孤立，形成独特的“主⁃客体”结构。因此，0D有机⁃无机杂化金属卤化物通常表现出单个金属卤化物多面体的固有特性。然而，0D有机⁃无机杂化金属卤化物作为一种新兴的发光材料，除了包含显著的空间限域特征，其还有可调的微观相互作用，因此不同的成分对它们的发光物理机制具有显著的影响。基于此，本文首先介绍了0D有机⁃无机杂化金属卤化物的溶液合成方法、晶体结构特征和发光物理机制；然后详细分析了0D有机⁃无机杂化金属卤化物发光物理机制的调控以及光电方面的应用；最后，对0D有机⁃无机杂化金属卤化物的未来应用和研究进行了总结和展望。  
        关键词：零维金属卤化物;有机-无机杂化;高效宽带发光;光物理性质;光电应用   
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        发布时间：2023-11-01
      • 白海斌,陈昕,沙雪竹,高端,张映辉,张翔清,陈宝玖
        2023, 44(10): 1770-1778. DOI: 10.37188/CJL.20230165
        摘要：采用高温固相法制备了不同Tb3+掺杂浓度的NaGd（MoO4）2∶Tb3+荧光粉，XRD结果证实所制得样品为纯相。利用荧光光谱测量对该荧光粉的发光浓度猝灭进行了分析，证明荧光浓度猝灭是由Tb3+离子间的交换相互作用所导致，并符合浓度猝灭的Ozawa模型。采用Auzel提出的自产生猝灭模型对Tb3+的5D4能级荧光动力学进行了分析，结果表明该模型能够很好地解释荧光寿命对浓度的依赖关系。研究了Tb3+的5D4能级的发光强度和荧光寿命对样品温度的依赖关系，提出了利用荧光寿命进行温度传感的方法，并对温度传感的绝对和相对灵敏度进行了分析。  
        关键词：高温固相法;浓度猝灭;荧光衰减;热猝灭;温度传感   
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        发布时间：2023-11-01
      • 相国涛,丁永希,张羽,刘涛,傅颖莘,吴洪秀,姚璐,常瑛
        2023, 44(10): 1779-1785. DOI: 10.37188/CJL.20230172
        摘要：光热治疗亟需一种准确、高效、分辨率高且适用于深层生物组织的测温手段以辅助其治疗过程。本文以高温固相法合成了BaY2O4∶Nd3+材料，并基于Nd3+：4F3/2的Stark劈裂能级实现了较为精准的光学测温。数据表明，其测温的绝对灵敏度、相对灵敏度及分辨率的最佳值可分别达到0.09%·K-1、0.69%·K-1和0.05 K，优于大多数同类型温度计的相应数值。与此同时，因该光学温度计的激发和发射波长均位于生物窗口之内，使其在生物组织中的穿透深度可达到8 mm。另外，该材料还具有一定的光热转换能力。上述结果表明， Nd3+单掺的BaY2O4在深层组织的光热治疗方面具备一定的应用潜力。  
        关键词：稀土离子;光热治疗;光学测温;光热转换;BaY2O4∶Nd3+   
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        发布时间：2023-11-01
      • 李茜,赵晨,米彦霖,闫胤洲
        2023, 44(10): 1786-1796. DOI: 10.37188/CJL.20230066
        摘要：利用稀土离子掺杂材料、有机染料以及量子点等荧光材料实现荧光温度传感在航空航天、生物医疗、食品储存等领域具有重要意义。其中，无机卤化物钙钛矿量子点（PeQDs）荧光材料由于具有量子产率高，温度依赖性强等特点，在荧光温度传感领域展现了巨大的应用前景。然而，PeQDs只有一个光致荧光（PL）峰，其强度和位置极易受到浓度和尺寸等因素的干扰，因此用单一PL峰进行温度传感的准确性较低。在本工作中，我们提出了一种微球腔阵列（MCA）耦合PeQDs薄膜（MCA/PeQDs）的新型温度传感结构，利用MCA/PeQDs结构与PeQDs薄膜具有温度依赖性的PL峰值强度比实现温度传感。该结构通过微球腔中回音壁模式（WGMs）增强的Purcell效应提高了自发辐射速率，抑制了声子辅助猝灭效应，从而实现了较好的PeQDs荧光增强。结果表明，在223～373 K范围内，当PeQDs浓度为0.131 6 mg/mL、微球腔直径为（19±1） μm时，该结构的绝对灵敏度（Sa）与相对灵敏度（Sr）可达到0.75 K-1和1.95%·K-1。本工作克服了使用单个PL峰进行温度传感准确性差的缺点，为荧光材料在高性能荧光温度传感器中的应用开辟了新的途径。  
        关键词：温度传感;微球腔;无机卤化物钙钛矿量子点;荧光增强   
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        发布时间：2023-11-01
      • 田东升,张斌,尹祖荣,力茂林,徐悟生,张镇玺,贾永超,徐朝鹏
        2023, 44(10): 1797-1802. DOI: 10.37188/CJL.20230171
        摘要：采用坩埚下降法生长了NaI∶Zn（0，0.05%，0.08%，0.4%），Tl（0.18%）晶体。对晶体样品进行了X射线粉末衍射、电感耦合等离子体发射光谱以及紫外可见近红外透射光谱测试。结果表明，生长的晶体具有单一的物相，Zn和Tl离子掺杂并没有改变NaI的晶体结构；随着Zn掺杂浓度的增加，晶体内的Zn2+离子浓度增加、Tl+离子浓度下降；晶体透过率随Zn掺杂浓度的增加呈现先增大后减小的趋势，Zn掺杂浓度为0.08%时，样品的透过率最高，且所有样品在350~700 nm波段的透过率均高于70%。经过切割、打磨、抛光、封装等工序将NaI∶Zn，Tl晶体封装成辐射探测元件。闪烁性能测试结果表明，在137Cs放射源激发下，Zn掺量为0.05%、0.08%时的NaI∶Zn，Tl晶体的能量分辨率≤6.80%，光输出相对于NaI∶Tl晶体增加6%~10%，这有利于NaI晶体在高能粒子探测领域的进一步应用。  
        关键词：碘化钠晶体;Zn掺杂;坩埚下降法;晶体生长;透过率;能量分辨率;相对光输出   
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        发布时间：2023-11-01
      • 刘腾霄
        2023, 44(10): 1803-1810. DOI: 10.37188/CJL.20230139
        摘要：采用Suzuki耦合反应将两个喹啉受体连接在一起成为电子受体（acceptor），通过连接给电子能力不同的给体基团（donor），合成出三个新型的线性二聚体发光材料：BtCzPPQ、DCPPQ和PZPPQ。三个材料均具有良好的刚性、热稳定性（Tg>220 ℃），以及较高的光致发光量子产率（70%以上）。通过对材料轨道分布、热稳定性、光物理性质的表征，分析了分子的刚性、线性长度和给受体基团等结构因素对材料电致发光性能的影响。  
        关键词：双喹啉结构;刚性;电子给体;电致发光   
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        发布时间：2023-11-01

        器件制备及器件物理

      • 王延靖,佟存柱,栾晓倩,蒋宁,佟海霞,汪丽杰,田思聪,孟博
        2023, 44(10): 1811-1815. DOI: 10.37188/CJL.20230170
        摘要：展示了高速直接调制850 nm氧化物限制垂直腔面发射激光器（VCSEL）的结果。优化设计应变InGaAs/AlGaAs量子阱以实现高微分增益，通过表面刻蚀来调节光子寿命实现响应平坦化。研制的氧化物孔径约7 µm的VCSEL具有平坦的频率响应，3 dB调制带宽为24 GHz，相对噪声强度值-155 dB/Hz，未采用任何预加重和均衡技术情况下PAM4调制数据传输速率达80 Gb/s。  
        关键词：垂直腔面发射激光器;高速;PAM4调制   
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        发布时间：2023-11-01
      • 段雨晗,蒋大勇,赵曼
        2023, 44(10): 1816-1823. DOI: 10.37188/CJL.20230169
        摘要：ZnO宽禁带半导体紫外光电探测器具有稳定性高、成本低等诸多优势，在国防、医疗、环境监测等领域具有重要的应用前景。本文采用射频磁控技术在SiO2衬底上制备了ZnO薄膜，在此基础上获得了具有高增益的金属⁃半导体⁃金属（MSM）结构的ZnO紫外光电探测器。10 V偏压下，探测器的响应度和外量子效率分别为4.90 A/W和1668%。这是由于光照情况下，半导体与金属界面处的空穴俘获产生高增益所导致的。此外，进一步研究了增益效应、外加偏压和耗尽层宽度对ZnO紫外光电探测器响应度的调控规律与影响机制，为高性能紫外光电探测器的研制与性能调控提供了重要的参考依据。  
        关键词：ZnO;紫外光电探测器;响应度;增益效应;耗尽层   
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        发布时间：2023-11-01
      • 陈道远,崔俊杰,许贝贝,满涛,张多多,涂佑宇,刘小峰,邱建荣
        2023, 44(10): 1824-1832. DOI: 10.37188/CJL.20230140
        摘要：随着人工智能、大数据、云计算、物联网、移动电子等的发展，传统的稀土离子掺杂单芯单模光纤放大器承载的光纤通信系统的传输容量已经逐渐接近香农极限，需要发展新型材料体系，以拓宽光纤通信系统的传输容量。相比于稀土离子，量子点具有较宽的发光带宽、可调波长的发光特性，且量子点的发光性质可以通过多种化学手段调控，在量子点光放大器上显示出了宽带光放大特性，受到学术界和产业界的广泛关注。在该背景下，本文提出将化学合成的PbS/CdS核壳量子点与低损耗聚合物集成，获得量子点掺杂光纤放大器，实现近红外通信波段可调波长、宽带光放大特性。文章研究并揭示了影响固化后的聚合物纤芯连续性的因素和影响机制，提出了降低固化胶前驱体液面附加压力、固化收缩力、聚合物前驱体与光纤内壁的摩擦力，并提高抽真空产生的牵引力以获得连续光纤，在此基础上获得了基于热固化聚二甲基硅氧烷（PDMS）和光固化NOA61、NOA85固化胶的纤芯连续光纤，量子点光纤在1 530~1 630 nm获得了增益带宽达到100 nm以上的开关增益，最高增益达到6.5 dB。本文的研究结果将促进量子点光纤器件和宽带光通信技术的发展。  
        关键词：量子点;聚合物光纤;宽带光纤放大器   
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        发布时间：2023-11-01
      • 卢璐,董建华,池淑瑞,金旭东,赵敏,王华,苗艳勤
        2023, 44(10): 1833-1841. DOI: 10.37188/CJL.20230110
        摘要：金属卤化物钙钛矿具有高的缺陷容忍度、可调的发光峰位与较窄半峰宽等优异光电特性，在开发高性能发光二极管方面展现出巨大潜力。钙钛矿发光二极管的低成本溶液制备有利于其应用于显示与照明领域的大规模商业化生产，但溶液成膜过程中伴随着有机溶剂的挥发，成膜时易形成缺陷态，不利于高性能器件的实现。在钙钛矿前驱体溶液中引入添加剂是一种简单有效的钙钛矿缺陷钝化策略，其中，路易斯碱被证明是非常有效的添加剂之一。基于此，本文提出在前驱体溶液中引入小分子路易斯碱添加剂（山梨醇）来钝化薄膜缺陷，并制备了钙钛矿发光二极管。研究证明，山梨醇的引入可以明显改善薄膜质量，且山梨醇浓度为0.3 mol·L-1时，制备的器件实现了最佳电致发光性能，如最大外量子效率和亮度分别达到6.71%和7 654 cd·m-2，且器件展现出较好的光谱稳定性与重复性。本工作对改善多晶薄膜成膜质量和提高钙钛矿发光二极管器件方面具有重要意义。  
        关键词：多晶钙钛矿;发光二极管;山梨醇;缺陷钝化   
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        发布时间：2023-11-01

        发光产业及技术前沿

      • 万垂铭,曾照明,肖国伟,蓝义安,谢子敬,王洪
        2023, 44(10): 1842-1848. DOI: 10.37188/CJL.20230156
        摘要：深紫外LED可通过物理方式破坏病毒和细菌的结构，从而获得高效消毒的效果。相比于工艺成熟的蓝光LED，如何提高深紫外LED的封装可靠性和出光率仍是关键问题。本文采用基底预热方式微固化封装胶，结合阵列点胶方式将石英玻璃固定在镀铜围坝，制备了半无机封装的深紫外LED。该器件的输出波长为275 nm，半峰宽约为11 nm。对比传统类透明材料封装的器件，石英封装的深紫外LED有更高的出光率。在真空红墨水和氦气漏率实验中，采用本文提出的半无机封装技术的深紫外LED器件表现出高密封性。此外，在加速老化测试中，该封装器件的光衰速率在20%以内。实验结果表明，对比有机封装的深紫外LED器件，在基底预热条件下，采用阵列点胶固定石英玻璃是现阶段提高深紫外LED可靠性的一种封装方法。  
        关键词：深紫外LED;可靠性;出光率;基底预热;阵列点胶   
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      • 郭春辉,孙雪娇,郭凯,张晓娜,王兵,魏同波,王申,苏晋荣,闫建昌,刘乃鑫
        2023, 44(10): 1849-1861. DOI: 10.37188/CJL.20230099
        摘要：紫外光通信在激光雷达、战术通信、航空航天内部安全通讯和片上集成通信等领域有着重要应用前景。传统的紫外光通信LED光源的调制带宽窄、输出光功率低和制造工艺复杂等缺点限制了它在长距离、高速率通信和片上集成通信领域的广泛应用。实验表明，增加单个器件发光面积可提升光输出功率，但增加的器件电容对带宽提升是不利的，因此紫外光通信LED未来的重要研究方向是提升并优化带宽的同时增加器件的光功率密度。UVC Micro⁃LED器件有着光提取效率高、时间常数小、载流子寿命短、调制速率快及工作电流密度高等出色性能，因此在通讯领域受到科研界和工业界的广泛青睐。本文总结了紫外LED、特别是UVC Micro⁃LED的相关研究进展，并重点介绍了它们在光通信及其片上集成互联方面的应用。研究发现，对UVC Micro⁃LED及其阵列制备与性能提升加强研究，是未来提升自由空间和片上互联紫外通信系统性能的最佳解决方案之一。  
        关键词：紫外光通信;微尺寸发光二极管;调制速率;片内集成光通信;光提取效率   
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        发光学应用及交叉前沿

      • 杨成,胡欣,陶涛
        2023, 44(10): 1862-1871. DOI: 10.37188/CJL.20230084
        摘要：以苯甲酸乙酯为骨架，在不同位置引入不同数量的三苯乙烯和四苯乙烯，制备了含苯甲酸乙酯结构的系列共轭化合物EB1~EB4。紫外‐可见吸收光谱和荧光发射光谱测试结果表明，所合成的四种共轭材料均具有明显的聚集诱导发光特性。将四种共轭材料作为荧光探针，成功用于硝基爆炸物的水相识别。荧光滴定结果表明，该系列共轭化合物对苦味酸（PA）具有潜在的传感性能，化合物EB1~EB4对溶液中PA的检测限分别为1.35 × 10-6，1.69 × 10-6，1.12 × 10-6，8.88 × 10-7 mol/L；做成试纸检测器的裸眼检测限为1.14 ng/cm2。这类含苯甲酸乙酯结构的共轭材料及其衍生物为新型荧光材料的制造提供了重要思路。  
        关键词：苯甲酸乙酯;三苯乙烯;四苯乙烯;聚集诱导发光;硝基芳烃爆炸物   
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        发布时间：2023-11-01
      • 李如雪,黄明玥,周硼,段春迎
        2023, 44(10): 1872-1880. DOI: 10.37188/CJL.20230133
        摘要：为克服测试时环境变化对荧光检测的影响，我们设计合成了比率型荧光探针，利用双波长的荧光发射来有效消除背景干扰。本文以邻苯二胺、四硼酸钠和1⁃甲基⁃3⁃烯丙基咪唑溴盐为反应前体，利用一步水热法合成了基于碳点双发射的荧光探针L⁃CDs，并实现了对铜离子（Cu2+）的双信号响应。L⁃CDs表现出荧光双发射现象，当激发波长为380 nm时，呈现出440 nm和570 nm的双发射峰。Cu2+可使探针在440 nm处的荧光发射强度减弱，同时570 nm的荧光发射峰增强。Cu2+浓度在0.04~0.244 mmol/L范围内时，与荧光比率信号（F570/F440）表现出良好的线性相关，检出限（LOD）为0.6 μmol/L。所构建的荧光探针可用于实际水样中Cu2+的检测，回收率为99.4% ~ 101.8%。  
        关键词：碳量子点;荧光探针;铜离子;比率探针   
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