最新刊期

    2023 5

      封面文章

    • 黄启章,孙思琦,刘铭泽,刘安其,高剑峤,朱春晓,陆敏,张宇
      2023, 44(5): 739-758. DOI: 10.37188/CJL.20220400
      摘要:胶体量子点(Quantum dots,QDs)具有发光波长易调谐、窄发射、高效率等优点,且相应的量子点发光二极管(Quantum dots light emitting diodes,QLEDs)具有可溶液处理、低成本的制造工艺,有利于实现下一代广色域、高对比度、大面积和柔性显示。然而,基于QLED的显示应用还存在器件性能和图案化技术等方面的挑战。随着材料和器件的优化,QLED显示研究得到了进一步的发展。本文首先介绍了面向显示应用的QDs和QLED的发展历程,然后说明QLED在显示应用方面的挑战和研究进展,最后总结全文并展望显示领域的发展方向。  
      关键词:胶体量子点;电致发光二极管;显示技术   
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      发布时间:2023-06-15

      光鉴未来

    • 陈鑫溶,刘丙国,徐坚
      2023, 44(5): 759-770. DOI: 10.37188/CJL.20220382
      摘要:激光照明用荧光材料已成为固态照明领域的研究热点。随着相关研究的不断深入和细化,科研人员对于荧光材料的认知也在不断提升。然而,现有激光照明用荧光材料的设计和研究思路在很大程度上仍受到wLED产业的影响,在材料器件化的过程中会存在种种问题。本文旨在从工程应用角度出发,探讨激光照明用荧光材料应具备的核心特性。首先简述荧光材料应用于激光照明和大功率wLED场景下的区别;其次指出一些现有荧光材料设计和表征中存在的误区;再次归纳荧光材料在面向激光照明应用时的设计规则及其机理;然后,介绍一些商用荧光材料的设计和封装方案,并探讨几种潜力较好的材料设计和制备方案;最后,展望相关研究的发展趋势。  
      关键词:激光照明;固态照明;荧光材料   
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      发布时间:2023-06-15

      特邀综述

    • 胡刚舰,陈琦,魏薇,孙仔成,姚梦楠,沈亮
      2023, 44(5): 771-785. DOI: 10.37188/CJL.20220399
      摘要:X射线探测在诸如医学成像、特定晶体结构测定、射电天文学等领域有着非常重要的作用。而传统的用于X射线探测领域的材料如硅、锑化镉等存在制备工艺复杂、成本高、X射线探测灵敏度低等缺点,严重制约了X射线探测领域的发展。近年来,铅卤钙钛矿材料作为备受关注的热点材料,因其具备较大的原子序数、高吸收系数等优点,在X射线探测领域表现出非常优异的性能。而钙钛矿材料体系是一个大家族,不同组分的钙钛矿材料各有其优缺点,即使是同一组分的钙钛矿,根据其结晶性等参数的不同,性能表现也各不相同。本文从钙钛矿材料调控的角度出发,综述了近些年来直接转换型钙钛矿X射线探测器取得的成就,并对未来钙钛矿X射线探测领域的发展趋势做出了展望。  
      关键词:铅卤钙钛矿;材料调控;直接转换型;X射线探测   
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      发布时间:2023-06-15

      发光学基础知识

    • 屈巧,张文睿,贺璐璐,姬海鹏
      2023, 44(5): 786-800. DOI: 10.37188/CJL.20220405
      摘要:Mn4+离子2Eg4A2g跃迁是宇称和自旋禁戒跃迁,在Mn4+激活荧光粉中获得该跃迁的强零声子线(Zero Phonon Line,ZPL)荧光既有科学意义又有应用价值。本文对具有强ZPL发射特征的Mn4+激活氟氧化物红光荧光粉的制备、晶体结构和荧光性质进行总结。发现了一些规律:目前强ZPL发射氟氧化物荧光粉中心阳离子有Nb5+/Mo6+/Ta5+/W6+四种,Mn4+在其中掺杂时都为对高价态离子的不等价取代;基质晶格所含八面体形成畸变是获得强ZPL发射的必要条件;Mn4+在部分氟氧化物中ZPL可强于Stokes ν6声子伴峰,而在部分氟氧化物中ZPL又弱于ν6峰强度;强ZPL发射Mn4+激活氟氧化物荧光粉中ZPL波长位于619~628 nm之间,与Mn4+在常见氟化物中的发光能量接近;ZPL与ν6峰的强度比不仅与基质化学组成有关,对于某一荧光粉,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;氟氧化物   
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      发布时间:2023-06-15

      材料合成及性能

    • 王珉,吴亚锋,郑堃,谢玲玲,刘哲,皮慧慧,陈冰昆
      2023, 44(5): 801-818. DOI: 10.37188/CJL.20220395
      摘要:铅基卤化物钙钛矿材料具有优异的光电性质,在光电器件中被广泛应用,包括太阳能电池、发光二极管(LED)、光电探测器、激光器等。但是,材料的低稳定性与铅的毒性成为其进一步商业化进程的绊脚石,因此发展全无机非铅卤化物钙钛矿及其衍生物成为目前的研究热点之一。Cs3Cu2I5是近期发展起来的新型全无机非铅钙钛矿衍生物,因其具有无毒、良好的环境稳定性、优异的光学性能等优势,在诸多领域具有广阔的应用前景。本文总结了Cs3Cu2I5单晶、纳米晶、粉末、薄膜的制备方法,详细分析了其物理特性,归纳了其在LED、紫外光电探测、闪烁体等领域的应用,并对其在光电领域面临的挑战及前景进行了展望。  
      关键词:非铅钙钛矿;Cs3Cu2I5;自限激子;发光二极管;光电探测   
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      发布时间:2023-06-15
    • 张荣,孙剑锋
      2023, 44(5): 819-836. DOI: 10.37188/CJL.20220412
      摘要:随着近紫外芯片激发三基色荧光粉技术的发展,开发用于液晶显示背光源以满足高品质显示需求的新型窄带蓝色荧光粉已经成为材料研究者日益关注的焦点。本文采用高温固相法合成了具有钙钛矿结构原型的K2BaPO4F∶Eu2+窄带蓝色荧光粉。K2BaPO4F基质由[FK4Ba2]八面体以共享Ba、K原子的方式相连形成三维网状阴离子框架,进而与孔道中的[PO4]四面体连接形成K2BaPO4F钙钛矿结构框架。Rietveld精修分析表明,Eu2+同时占据Ba2+和K+位点形成[Eu(1)O8F2]和[Eu(2)O6F2]配位多面体,两种多面体发光中心存在由偶极⁃偶极效应引起的Eu(1)→Eu(2)能量传递过程,使荧光粉具有发射峰值波长为432 nm、半峰宽为43 nm的高亮度窄带蓝光发射。基于密度泛函理论的第一性原理计算表明,K2BaPO4F基质为间接带隙化合物,理论带隙值为5.035 eV。K2BaPO4F∶Eu2+荧光粉展现了合适的荧光热稳定性(I493 K/I293 K=64%)和较高的内、外量子效率(分别为72.8%和46.4%),其性能指标虽然劣于BaMgAl10O17∶Eu2+、K1.6Al11O17+δ∶Eu2+、Na3Sc2(PO43∶Eu2+等典型蓝粉,但优于其他一些已报道的蓝色荧光粉。上述研究工作不仅展现了K2BaPO4F∶Eu2+作为一种新型窄带蓝色荧光粉的应用潜力,而且也为基于矿物结构原型策略探索新型荧光粉提供了可能性。  
      关键词:钙钛矿型结构;K2BaPO4F∶Eu2+;能量传递;光致发光   
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      发布时间:2023-06-15
    • 索慧娴,宋志,康晓娇,李昕明,周飞,吕伟
      2023, 44(5): 837-844. DOI: 10.37188/CJL.20220407
      摘要:热猝灭性能极大程度上限制了发光材料的应用,如何改善发光材料的热稳定性这一课题受到了广泛关注。本文通过高温固相法制备了一系列浓度梯度的Li3Cs2Ba2-xSrxB3P6O24∶0.03Eu2+荧光粉,并对该系列荧光粉进行了表征,对其XRD、激发发射光谱、荧光寿命、热猝灭性能进行了分析。结果表明,通过阳离子Sr替代Ba的方法不但改善了晶格结构,提升了样品的发光强度,而且使原发光材料的热稳定性能进一步得到了提高。对于Li3Cs2Ba2B3P6O24∶Eu2+样品,在150 ℃下的发光强度已经可以达到常温下的79%,通过Sr替换Ba,该强度能够进一步提高到87%。相关分析及结论可为荧光粉热稳定性的改善提供思路与依据。  
      关键词:荧光粉;Eu2+掺杂;温度猝灭;阳离子替换   
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      发布时间:2023-06-15
    • 邵欲欣,康世亮,李赛辉,戴世勋,林常规
      2023, 44(5): 845-851. DOI: 10.37188/CJL.20220401
      摘要:采用高温浮粉熔融法制备了组分为60TeO2⁃10GeO2⁃20BaF2⁃9Y2O3⁃1Er2O3的Er3+掺杂氟碲酸盐玻璃微球,并对其品质因子(Q)、近红外激光特性以及温度传感进行了细致研究。结果发现微球腔的Q值可高达 ~106。在980 nm激光泵浦下,在直径为44.58 μm的微球中实现了阈值为54 μW、光学转换效率为0.050%的 1 607 nm激光输出。通过研究不同直径对微球腔激光性能的影响规律,可知随着微球腔直径的减小,激光阈值逐渐降低,光学转换效率逐渐提高,这主要归因于较小的微球腔具有更高的能量密度和更强的光与物质相互作用。此外,研究了微球腔的温度传感特性,其灵敏度为14 pm/℃。以上实验结果表明,所制备的Er3+掺杂氟碲酸盐玻璃微球腔在低阈值激光器和高灵敏度温度传感器领域具有潜在的应用。  
      关键词:玻璃微球;Er3+掺杂;氟碲酸盐;温度传感   
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      发布时间:2023-06-15
    • 于曼,刘雪云,郭海,肖芬
      2023, 44(5): 852-862. DOI: 10.37188/CJL.20220431
      摘要:含单相纳米晶体的玻璃陶瓷尽管能够为激活离子提供良好的发光环境,然而因其晶体场环境较为单一,在构造多色、多模式以及超宽带发光的光功能材料时受到了一定限制。基于此,研发双相纳米晶复合玻璃陶瓷对拓展该类功能材料的应用领域具有重要的研究意义。本文采用熔融淬火法在硅铝酸盐玻璃体系中成功析出了α⁃Zn2SiO4和β⁃Zn2SiO4纳米晶,通过调控Al2O3含量、热处理温度可以实现β⁃Zn2SiO4单相纳米晶向α/β⁃Zn2SiO4双相纳米晶共存的转变。进一步引入Mn2+, 在285 nm激发下,制得的玻璃陶瓷呈现可调谐的单带 (~580 nm)和连续双模(~530/580 nm)发射,并且双宽带发光强度随Mn2+浓度和热处理温度而可调变化,对应样品的发光颜色逐渐由橘黄色变为黄绿色。结合纳米晶体结构和光谱数据对Mn2+可调控发光机理进行了解释。本研究结果对过渡金属离子掺杂双相玻璃陶瓷制备与可调宽带发光的基础研究及应用探索具有一定参考价值。  
      关键词:微晶玻璃;双相纳米晶;锰离子;宽带发光   
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      发布时间:2023-06-15
    • 郑军峰,程晓帆,葛云翀,宫佳鑫,徐鹏
      2023, 44(5): 863-872. DOI: 10.37188/CJL.20220428
      摘要:常见的有机发光分子主要有聚集导致猝灭(ACQ)分子和聚集诱导发光(AIE)分子。前者仅在单分子态(如稀溶液)高效发光,而后者仅在聚集态(如固态)高效发光。本工作中,我们合成了一种在稀溶液和聚集态均能高效发光的液晶分子(MS⁃12),并表征了其液晶性质和光物理性质。MS⁃12的两端为树枝单元,中间为长棒状的刚性核,可看作典型的Phasmid型液晶基元;刚性核由氰基二苯乙烯(AIE单元)和苯炔苯(ACQ单元)单元构成;由于氰基的强吸电子效应,MS⁃12具有D⁃A⁃π⁃A⁃D的结构特征。MS⁃12在固态形成六方柱状液晶相,单分子层厚度(~0.44 nm)的单胞内含有~4个分子;其在稀溶液态高效发光,在四氢呋喃中荧光量子产率(QY)~78.1%,在固态表现出AIE分子的性质,在本体液晶态的QY~59.6%。本研究为多态发光分子的设计,尤其是多态发光液晶分子的设计提供了有效的方案。  
      关键词:聚集诱导发光(AIE);聚集导致荧光淬灭(ACQ);多态发光;液晶   
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      发布时间:2023-06-15

      器件制备及器件物理

    • 柳贺夫,刘岳峰,冯晶
      2023, 44(5): 873-880. DOI: 10.37188/CJL.20220416
      摘要:在PEDOT∶PSS空穴传输层上气相沉积了CsPbBr3和CsPbBrI2全无机钙钛矿传输层和发光层,以PEDOT∶PSS/CsPbBr3作为双空穴传输层,显著提高了基于CsPbBrI2发光的全无机红光钙钛矿发光二极管(Perovskite light emitting diodes,PeLEDs)性能。相比基于PEDOT∶PSS空穴传输层的PeLEDs器件,其亮度、电流效率和外量子效率提升幅度分别达到了44%、157%和180%。器件性能提升一方面归因于PEDOT∶PSS/CsPbBr3双空穴传输层的能级匹配提高了空穴传输效率,并有效抑制了PEDOT∶PSS酸性导致的激子猝灭;另一方面归因于生长在CsPbBr3传输层上的CsPbBrI2发光层具有更好的薄膜结晶质量。在PeLEDs中通过气相沉积生长传输层和发光层是一种简单有效的制备方案,在提高气相沉积全无机PeLEDs的性能方面有巨大潜力。  
      关键词:全无机钙钛矿发光器件;气相沉积;铯铅溴;空穴传输层   
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      发布时间:2023-06-15
    • 胡继,刘增,唐为华
      2023, 44(5): 881-888. DOI: 10.37188/CJL.20220420
      摘要:采用金属有机化学气相沉积技术在c面蓝宝石衬底上生长氧化镓薄膜,再通过光刻、剥离、电子束蒸镀技术在氧化镓薄膜的表面制作非对称叉指电极,其中Pt/Au作为肖特基电极,Ti/Al/Ni/Au作为欧姆电极;为实现良好的欧姆接触,提升界面载流子的注入效率,对沉积Ti/Al/Ni/Au后的样品进行退火处理。相关结果表明,该Pt/β⁃Ga2O3肖特基光电二极管具有良好的深紫外探测水平。在-5 V偏压下,响应度和外量子效率分别为3.4 A/W和1.66×103%。探测器的探测度高达1013 Jones,表明其具有优异的弱信号探测能力。同时,响应度和外量子效率整体都随着光强增大而减小,这是由于较高的光生载流子浓度提高了电子⁃空穴对的复合机率。在自驱动模式下,该Pt/β⁃Ga2O3肖特基光电二极管展现出较快的响应速度,响应度为2.69 mA/W。此外,探测器在-100 V和+100 V的高压下仍然能够稳定运行,说明该探测器具有较好的耐高压稳定性。  
      关键词:氧化镓;肖特基光电二极管;紫外探测;自驱动   
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      发布时间:2023-06-15

      理论计算及光谱分析

    • 贾延琪,董双丽,肖永宝
      2023, 44(5): 889-897. DOI: 10.37188/CJL.20220415
      摘要:掺稀土激光玻璃是光纤激光器的核心工作介质,如何定量计算预测激光玻璃的光学光谱特性是加快高性能激光玻璃研发的挑战之一。本文以掺铥(Tm3+)二元锗酸盐激光玻璃为例,将相图中的“一致熔融化合物”视为玻璃的组成/结构“基元”,基于掺Tm3+基元玻璃的物理和光谱性质的实验值利用杠杆规则计算预测了锗酸盐激光玻璃相应的性质,如密度、折射率、有效线宽、吸收/发射截面、辐射寿命、增益带宽等。结果表明,物理性质和光谱特性的预测值与实验值吻合度较高,预测误差绝对值分别小于4.61%和9.66%。此外,该方法能够准确预测掺Tm3+锗酸盐玻璃的物理性质和光谱特性随组分的变化趋势,包括线性规律和“锗反常”现象,有助于解析激光玻璃组成⁃结构⁃性质的内在关联。本研究有望为激光玻璃的性质预测和成分设计提供指导。  
      关键词:激光玻璃;光谱特性;定量预测;相图模型   
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      发布时间:2023-06-15

      发光产业及技术前沿

    • 王雪,刘乃鑫,王兵,郭亚楠,张晓娜,郭凯,李勇强,张童,闫建昌,李晋闽
      2023, 44(5): 898-903. DOI: 10.37188/CJL.20220385
      摘要:在p⁃AlGaN表面沉积Ni/Au/Ni/Au透明电极体系,通过传输线模型测试,研究了退火温度对Ni/Au/Ni/Au与p⁃AlGaN材料接触特性的影响。结果表明,AlGaN基深紫外LED采用Ni/Au/Ni/Au金属体系,在600 ℃空气氛围下退火3 min形成p型半导体材料NiO。进一步优化Ni/Au/Ni/Au体系金属厚度,当Ni/Au/Ni/Au各层厚度由20/20/20/20 nm减薄至2/2/5/5 nm,并在600 ℃空气氛围退火3 min,其与p⁃AlGaN材料的接触电阻率从3.23×10-1 Ω·cm2降到2.58×10-4 Ω·cm2。采用上述优化的Ni/Au/Ni/Au体系制备的深紫外LED器件,器件光电特性得到了改善。在150 mA驱动下工作电压低至5.8 V;通过提升电极透过率,光输出功率提升18.9%。  
      关键词:UV-LED;AlGaN;NiAu;欧姆接触   
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      发光学应用及交叉前沿

    • 王晶,逯纪涛,吴亚红,宋明君
      2023, 44(5): 904-911. DOI: 10.37188/CJL.20220363
      摘要:新型低维有机⁃无机杂化荧光粉具有独特的光学性质和广泛的光电应用前景。本文报道了一种采用湿化学法合成的Mn4+掺杂的有机⁃无机杂化[N(CH342GeF6荧光粉材料,并采用X射线粉末衍射(XRD)、热重差热分析(TG⁃DTA)、红外光谱(FTIR)、漫反射光谱(DRS)、激发(PL)与发射(PLE)光谱以及荧光寿命等手段对材料的晶体结构、热稳定性和发光性能进行了系统研究。研究结果表明,室温下,该荧光粉可产生高颜色纯度的窄红色发射峰,其峰值位于630 nm。在13~292 K的温度范围内,Mn4+离子的Stokes和anti⁃Stokes边带发光强度表现出不同的温度响应。通过应用anti⁃Stokes和Stokes边带的发射强度比进行温度传感,获得的最大绝对灵敏度和相对灵敏度分别为0.002 1 K-1和2.11%·K-1。同时,Mn4+离子的荧光寿命值也可以用于温度传感,最大相对灵敏度为0.44%·K-1,表明该荧光粉可以用于双模温度传感研究。  
      关键词:零维发光材料;Mn4+;温度传感   
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    • 吕旭晨,路琳,黄汉军,王磊,NGEONTAEWittaya,王诗晴,谢诗谦,王富民,任相魁
      2023, 44(5): 912-920. DOI: 10.37188/CJL.20220423
      摘要:苯胺是一种使用广泛但具有高毒性的化学原料,对环境安全和人类健康有巨大的潜在威胁。因此,对苯胺的检测具有重要的应用价值。本文设计并合成了一种可对苯胺进行选择性检测的氰基二苯乙烯衍生物(CN⁃DBE)荧光探针材料。通过光致发光光谱和数值模拟等方法对CN⁃DBE的聚集诱导发光性质、传感性能和检测机理进行了详细研究。结果表明,基于光诱导电子转移机理,CN⁃DBE可实现对苯胺的高选择性、定量、快速检测。此外,利用浸渍法制备了相应的CN⁃DBE试纸,可实现对苯胺的可视化检测,提供了一种廉价且简单的苯胺泄漏检测方法。  
      关键词:荧光传感器;氰基二苯乙烯;聚集诱导发光;苯胺;快速检测;光诱导电子转移   
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      发布时间:2023-06-15
    • 吴聪影,赵雪,刘玉慧,何敬宗,柳仕林,吴琪琳
      2023, 44(5): 921-931. DOI: 10.37188/CJL.20220330
      摘要:紫色荧光碳点(P⁃CDs)的制备通常存在制备复杂、量子产率低、荧光强度低等缺点。本文以邻苯二胺(OPD)和间苯二胺(MPD)为氮源,柠檬酸为碳源,在120 ℃的低温条件下,通过一步水热法成功获得了绝对量子产率为5.3%的高荧光P⁃CDs。XPS和FT⁃IR结果表明,所有合成的P⁃CDs具有相似的官能团,但含量不同;OPD/MPD的比例可有效调控P⁃CDs的荧光强度。所得P⁃CDs具有较好的光稳定性和盐稳定性。值得注意的是,当pH为1~3或10~13时,P⁃CDs的荧光颜色明显转变为绿色。上述独特的pH依赖性荧光色行为确保了其在光学pH传感中的潜在应用。  
      关键词:高荧光;紫色荧光碳点;pH光学检测   
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      发布时间:2023-06-15
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