最新刊期
      2023 年 第 44 卷 第 6 期

        封面文章

      • 郑金平,杨开宇,李福山
        2023, 44(6): 933-941. DOI: 10.37188/CJL.20230009
        摘要：金属卤化物钙钛矿量子点因其具有高光致发光量子产率、高色纯度、带隙可调等优良的光学性能，具备成为下一代发光显示材料的潜力。目前，红绿钙钛矿量子点发光二极管（PQLED）的电致发光效率已经达到有机发光二极管（OLED）的水平。然而，有机长链配体阻碍了电荷的传输，导致钙钛矿量子点发光二极管在最大外量子效率（EQE）下的亮度较低。为了实现钙钛矿量子点发光二极管在最大EQE下仍然具有较高的发光亮度，我们用无机配体CaBr2部分替换有机长链配体，强化PQLED中的载流子传输，并提升电致发光的载流子注入。同有机长链配体和有机短链配体相比，无机配体能够减缓有机链存在所造成的电绝缘性，改善QDs电导性，进一步增强QDs的发光特性。基于这种策略，我们实现了在3 753 cd/m2 高亮度下峰值EQE为10.57%的钙钛矿量子点发光二极管。在6.6 V的工作电压下，PQLED的最大亮度高达116 612 cd/m2 。  
        关键词：钙钛矿;高亮度;载流子传输;CaBr2   
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        发布时间：2023-10-27

        特邀综述

      • 敖宇辰,王谨,蔡格梅
        2023, 44(6): 942-963. DOI: 10.37188/CJL.20220421
        摘要：能在机械刺激下发光的材料可称为应力发光材料，应力发光属于一种力学⁃光子转换过程。在17世纪初首次观测到应力发光现象，但直至20世纪末，SrAl2O4∶Eu2+和ZnS∶Mn2+应力发光材料的出现以及其在应力传感领域巨大的应用前景才重新引起了研究者对应力发光材料的广泛关注。近二十多年来，随着人们对应力发光的深入认识以及对应力发光性能提升方法的逐步掌控，应力发光材料得到了快速发展，并在防伪加密、应力传感、疾病监测、照明显示、应力记录等领域展示出巨大的应用潜力。本文围绕应力发光材料的发展与研究现状，对应力发光材料的分类、发光特性、发光机理和应用领域进行了梳理和总结，提出了当下面临的瓶颈问题以及未来可能的研究方向，旨在为新型实用应力发光材料的开发提供有益的启示。  
        关键词：应力发光;应力传感;发光机理   
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        发布时间：2023-10-27

        材料合成及性能

      • 黄新友,王雁斌,程梓秋,陈昊鸿,代正发,田丰,陈鹏辉,胡松,周国红,李江
        2023, 44(6): 964-974. DOI: 10.37188/CJL.20220435
        摘要：实现高发光效率、高亮度和良好的热稳定性是固态照明的迫切要求。因此，用于高功率发光二极管或激光二极管（LED/LD）的高性能荧光转换材料具有重要的研究意义。在这项工作中， 通过将Lu3+离子引入YAG∶Ce荧光陶瓷中方法作为有效策略来改善YAG∶Ce荧光材料的发光性能。采用固相反应和真空烧结法制备了不同Lu3+含量的（Lu，Y）3Al5O12∶Ce荧光陶瓷（LuYAG∶Ce荧光陶瓷）。随着Lu3+含量的增加，LuYAG∶Ce荧光陶瓷中的Y3+位点被Lu3+位点取代，Ce3+的发射峰呈现从573 nm到563 nm的蓝移现象。当Lu3+含量为60%时，通过将LuYAG∶Ce荧光陶瓷与蓝光LED组合，其发光强度达到最大值，流明效率达到114 lm∙W-1。使用450 nm激光源与LuYAG∶Ce荧光陶瓷构建了透射模式下的激光驱动照明装置。随着功率密度从2.2 W·mm-2增加到39 W·mm-2，Lu3+含量为60%的荧光陶瓷光通量从128 lm增加到1 874 lm，且没有发光饱和的迹象，最佳发光效率达到128 lm·W-1。因此，LuYAG∶Ce荧光陶瓷有望成为高功率LED/LD照明的潜在荧光转换材料。  
        关键词：（Lu，Y）3Al5O12∶Ce荧光陶瓷;固态照明;荧光转换材料;高亮度   
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        发布时间：2023-10-27
      • 孔俊人,周洋,张世瑞,李蕊芯,王晓明,焦桓
        2023, 44(6): 975-984. DOI: 10.37188/CJL.20220411
        摘要：采用共沉淀方法合成了一种新型氟化物红色荧光粉BaTaF7∶Mn4+，确定了BaTaF7的组成与晶体结构，研究并讨论了晶体结构与发光性能之间的关系。在紫外（UV）和蓝光激发下，BaTaF7∶Mn4+荧光粉在630 nm表现出强烈的零声子线（ZPL）发射，其源于晶体结构中［MnF7］畸变八面体的C3v群对称环境。由YAG∶Ce3+和BaTaF7∶Mn4+荧光粉混合制备的暖白光LED表现出较优异的性能，表明BaTaF7∶Mn4+具有成为暖白色发光二极管红色荧光粉的应用潜力。  
        关键词：氟化物;Mn4+掺杂;红色荧光粉;零声子线;暖白色发光二极管   
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        发布时间：2023-10-27
      • 李子欣,黄汉军,YOU Somary,孟建卫,王磊,肖立柏,任相魁
        2023, 44(6): 985-994. DOI: 10.37188/CJL.20230005
        摘要：聚氨酯材料具有优异的力学性能，而发光自愈合聚氨酯在裂缝自诊断和修复等领域具有广阔的应用前景。本文将双（2⁃羟乙基）二硫化物（HEDS）和1⁃（4⁃羟基苯基）⁃1，2，2⁃三苯乙烯（TPE⁃OH）通过化学键键接到聚氨酯体系中，制备了一种具有光致发光性质的自愈合聚氨酯（PUDS），采用傅里叶红外光谱对其化学结构进行了表征，通过X射线衍射仪、万能拉力试验机、荧光分光光度计等方法详细研究了材料的聚集态结构、力学性质、自愈合性能以及光致发光性质。实验结果表明，PUDS具有优异的光致发光性质，其自愈合性能及力学性能与动态二硫键及硬段含量有关。随着动态二硫键含量的增加，材料的自愈合性能逐渐增强，但力学性能逐渐减弱；随着硬段含量的增加，其自愈合性能逐渐减弱，但力学性能逐渐增强。因此，PUDS的力学性能和自愈合性能可通过改变动态二硫键及硬段的含量来调节。在工作中，动态二硫键含量为6.9%（wt）时，样品具有最佳的自愈合性能、力学性能以及光致发光性质。  
        关键词：聚集诱导发光;四苯基乙烯;聚氨酯;自愈合;光致发光   
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        发布时间：2023-10-27

        器件制备及器件物理

      • 李黎嘉,丛春晓
        2023, 44(6): 995-1005. DOI: 10.37188/CJL.20230015
        摘要：中波长红外（Mid⁃wavelength infrared，MWIR）光电器件可用于热成像、光通信和气体传感等多个领域。二维黑磷（Black phosphorus，BP）在中波长红外范围显示出独特的优点，其所有厚度下都具有直接带隙和高迁移率的特点使其在中红外光电器件应用方面具有很大的潜力。由于皱褶的晶格结构，黑磷有较强的面内各向异性，可应用于线偏振光电器件。此外，黑磷通过掺杂、应力调控和异质堆叠等多种方式可以实现室温下中红外波段范围内的各种功能性光电器件。本文综述了黑磷的晶体和能带结构及其各向异性的光学性质，并结合近年来在偏振方向敏感的光电探测器和光谱可调控等功能性光电器件方面的应用研究进展，总结了该材料在实际应用中的主要优势和面临的重要问题。最后对二维黑磷在中红外光电器件应用领域的发展趋势进行了展望。  
        关键词：黑磷;二维材料;中波长红外;光电器件   
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        发布时间：2023-10-27
      • 李猛,孙阳,纪鑫,高菲,秦飞飞,朱刚毅
        2023, 44(6): 1006-1012. DOI: 10.37188/CJL.20220434
        摘要：片上可集成光源一直是光通信领域的研究热点。磷化铟（InP）材料是构建通信波段光源的理想材料。本文采用标准半导体工艺在InP衬底上制备了圆盘形微腔发光器件。通过制备四种尺寸的圆盘微腔发光二极管，研究了尺寸大小对于器件的性能，包括光强、半高宽、中心波长偏移等参数的影响。本研究对于电驱动光源的制备和实现通信波段的光通信具有重要意义。  
        关键词：磷化铟;发光二极管;圆盘微腔;光谱调控   
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        发布时间：2023-10-27
      • 张志清,罗忠明,朱明超,蓝茜,邵志良,叶方浩,李贵君
        2023, 44(6): 1013-1022. DOI: 10.37188/CJL.20230004
        摘要：金属卤化物钙钛矿（MHP）作为一种新兴的半导体材料，目前已在光电应用中表现出优异的性能。其中，基于MHP的发光二极管（PeLED）发展迅猛，红光和绿光器件的效率已达到商用水平。然而，蓝光PeLED 的效率还远落后于红、绿光器件，这在很大程度上阻碍了 PeLED 在全彩显示领域中的应用。本文通过调节混合卤素阴离子的比例以及准二维钙钛矿组分来实现基于维度调制的准二维蓝色PeLED制备。首先，我们采用在 CsPbBr3∶PEABr 准二维钙钛矿中添加苯乙基氯化胺（PEACl）逐步替换苯乙基溴化胺（PEABr），实现了发光峰从502 nm到476 nm的可调制发射。然而，随着PEACl的增加，薄膜中的缺陷及n = 1低维相逐渐增多，导致器件效率降低。我们将溴化胍（GABr）引入到CsPbBr3∶PEACl 准二维钙钛矿中，n = 1低维相得到了显著的抑制，这有利于激子能量的转移，最终蓝光范围内准二维PeLED性能得到了显著提升。本工作为实现高效蓝光 PeLED 提供了新的思路。  
        关键词：钙钛矿发光二极管;维度调制;蓝光;PEACl掺杂;GABr掺杂   
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        发布时间：2023-10-27
      • 谢光起,马梦恩,杨丹妮,杨恢东,曾艺琳,马玉姣,吴绍航,刘冲,麦耀华
        2023, 44(6): 1023-1031. DOI: 10.37188/CJL.20220414
        摘要：氧化镍（NiOx）作为无机p型半导体，常用于倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）中的空穴传输层（HTL），但本身存在的高缺陷密度和与钙钛矿不相匹配的能级排布限制了PSCs的能量转换效率。本文通过引入双自组装单分子层修饰氧化镍界面，钝化氧化镍材料自身缺陷，改善能级匹配，促进了界面处光生载流子的提取和传输，提高了PSCs的开路电压（Voc）和填充因子（FF），最终将刮涂氧化镍基PSCs的效率提升到20.38%，而且未封装的器件在氮气氛围中用85 ℃老化1 000 h后仍维持原始效率的96%。更重要的是，我们以此制备了孔径面积为60.84 cm2、由13节子电池串联而成的钙钛矿组件，效率达到了17.04%。  
        关键词：钙钛矿太阳电池;组件;能级匹配;电荷抽取;高效率   
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        发布时间：2023-10-27

        理论计算及光谱分析

      • 万杰,欧阳莎,姬瑶,段太宇,王伟超
        2023, 44(6): 1032-1041. DOI: 10.37188/CJL.20230014
        摘要：稀土掺杂激光玻璃光纤是光纤激光器的核心增益介质，其中稀土离子掺杂浓度是决定激光玻璃增益特性的重要参数，如何快速有效地确定最佳掺杂浓度是稀土掺杂激光玻璃光纤的关键科学问题之一。本文以Er3+掺杂锗酸盐激光玻璃为例，利用Er3+：4I13/2→4I15/2跃迁的自发辐射跃迁寿命和实测寿命，预测了锗酸盐激光玻璃的猝灭浓度。研究表明，在该玻璃体系中，理论预测与实际值的最大绝对误差小于0.4%。对比唯象模型和有限扩散模型分别拟合多个样品发光强度和实测寿命确定猝灭浓度的方法，本文提出的方法仅需通过少量样品的测试参数即可确定激光玻璃猝灭浓度，简单快捷且计算误差小，对高增益激光玻璃与光纤研究具有指导意义。  
        关键词：锗酸盐玻璃;稀土离子;Er3+;猝灭浓度;理论计算   
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        发布时间：2023-10-27
      • 万杰,欧阳莎,姬瑶,段太宇,王伟超
        2023, 44(6): 1042-1050. DOI: 10.37188/CJL.20230042
        摘要：通过研究稀土离子在玻璃中激发态布居数与掺杂浓度之间的关系，建立了一种半定量的激光玻璃发光猝灭浓度预测的研究方法。研究发现，在Nd3+掺杂磷酸盐玻璃中，无辐射跃迁速率与浓度的线性相关性大于其与浓度的平方相关性，表明OH-对无辐射跃迁几率的影响大于稀土离子之间的能量传递过程。选择低浓度下的荧光寿命代替自发辐射跃迁寿命预测猝灭浓度，有效降低了多声子弛豫以及OH-的影响，预测发光猝灭浓度与实验值的绝对误差从0.82%降低到了0.16%。本文所提出的预测计算方法具有较高的准确性和普适性，这为理论预测激光玻璃的猝灭浓度提供了一定的指导意义，有助于新型激光玻璃的研究和探索。  
        关键词：磷酸盐玻璃;Nd3+;猝灭浓度;理论计算   
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        发布时间：2023-10-27
      • 孟竹,徐豪
        2023, 44(6): 1051-1058. DOI: 10.37188/CJL.20230002
        摘要：半导体纳米晶的多激子复合过程在激光器件、发光二极管和光伏等方面具有巨大的应用价值，但粒子体积的减小会加速多激子态的非辐射俄歇复合，这极大地阻碍了相关应用的发展。因此，抑制俄歇复合成为纳米晶体领域一个重要的研究课题。本文基于球形量子阱结构CdS/CdSe/CdS，通过共格应变减小由材料间晶格失配引起的缺陷，制备出高荧光量子产率的大尺寸纳米晶。应用时间分辨荧光光谱技术，在光谱学以及动力学领域研究了大尺寸量子阱的多激子复合特性，分析了单激子及多激子的衰减寿命和谱线特征，并证实了大尺寸量子阱对俄歇复合的抑制作用。本研究有望促进纳米结构在多激子应用中的发展。  
        关键词：大尺寸量子阱;多激子;时间分辨荧光光谱技术;非辐射复合   
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        发布时间：2023-10-27

        发光产业及技术前沿

      • 严银菓,蔡俊虎,周小健,陈恩果,徐胜,叶芸,郭太良
        2023, 44(6): 1059-1068. DOI: 10.37188/CJL.20230012
        摘要：量子点色转换是实现新型显示器件全彩化和提升显示色域的一种有效策略，但量子点环境稳定性差限制了其应用和发展。本文基于具有自限制表面反应特性的原子层沉积工艺，探索了在量子点色彩转换膜上原位生长致密的氧化铝封装膜，该封装方法将具有高光透过率、高致密的材料与贴合紧密的工艺有效结合。仿真结果表明，氧化铝封装的量子点色彩转换膜的出光强度达到了未封装的94.9%。并且，实验结果也表明，氧化铝封装基板的光透过率是空白基板的96.4%，而且封装后的量子点色彩转换膜在高温高湿（85 ℃，85% RH）环境中工作240 h后，光转换效率仍然保持初始的60.8%，比未封装的光转换效率（11.43%）提升了63.9%。该封装方法实现了在量子点色彩转换膜出光强度不受影响的同时，有效提升量子点色彩转换膜的稳定性，为量子点色彩转换膜的稳定性提升提供了一条可行思路，同时扩展了原子层沉积工艺在光电显示领域的应用，具有重要的科学意义和应用前景。  
        关键词：氧化铝;原子层沉积;量子点色彩转换膜;光透过率;稳定性。   
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        发布时间：2023-10-27
      • 丁川,姜雪松,许正印,王忠强,王华
        2023, 44(6): 1069-1076. DOI: 10.37188/CJL.20220417
        摘要：使用正性光敏聚酰亚胺（PSPI）和光刻技术制备了一系列不同图案化的有机发光二极管（OLED）器件，以铂八乙基卟啉（PtOEP）作为分子温度探针探究不同图案化OLED所产生的热效应，并进一步研究不同热效应对OLED器件的影响。结果表明，像素尺寸在500 μm以下时，器件工作中产生的热效应与像素尺寸呈正相关，且与线宽和总开口面积无关；而像素尺寸达到500 μm以上时，器件中产生的热效应没有进一步增长。其中5 μm孔径的像素在室温10 mA/cm2电流密度下工作时，器件的温度为303.29 K，而相同条件下像素尺寸为 2 000 μm时，器件温度可高达314.65 K；当环境温度升至323.15 K时，器件所产生的热效应呈现相同的趋势。具有不同热效应器件的外量子效率曲线表明，器件温度的升高导致外量子效率降低，其原因是温度升高导致载流子迁移速率加快，但同时也使三线态激子之间及激子与极化子之间的碰撞概率升高，从而加剧激子猝灭，导致效率下降。  
        关键词：图案化OLED;PtOEP;分子温度探针;结温   
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        发布时间：2023-10-27
      • 李嘉豪,韩军,邢艳辉,董晟园,王冰辉,任建华,曾中明,张宝顺,邓旭光
        2023, 44(6): 1077-1084. DOI: 10.37188/CJL.20220406
        摘要：采用脉冲直流磁控溅射法在Si（100）衬底上制备了AlN/Mo/Sc0.2Al0.8N复合结构薄膜，在该结构上通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术进行GaN薄膜的外延。使用原子力显微镜、高分辨X射线衍射、粉末X射线衍射、扫描电子显微镜和拉曼光谱研究了Mo插入层的厚度对Sc0.2Al0.8N缓冲层和GaN外延层晶体质量的影响，研究了Sc0.2Al0.8N缓冲层对Mo上生长的GaN外延层的影响。研究结果表明，Mo插入层的厚度是影响Sc0.2Al0.8N缓冲层和GaN外延层的重要因素，Sc0.2Al0.8N缓冲层对Mo上GaN晶体质量的提高具有重要意义。随Mo厚度的增加，Sc0.2Al0.8N缓冲层的表面粗糙度先减小后增大，GaN外延层的（002）面X射线衍射摇摆曲线半峰全宽先减小后增大。当Mo插入层厚度为400 nm时，GaN外延层的晶体质量最好，GaN（002）面的X射线衍射摇摆曲线半峰全宽为0.51°，由拉曼光谱计算得到的压应力483.09 MPa；直接在Mo上进行GaN的外延，GaN（002）面的X射线衍射摇摆曲线半峰全宽无法测得，说明在Mo上进行GaN的外延需要Sc0.2Al0.8N缓冲层。  
        关键词：GaN;金属有机化学气相沉积（MOCVD）;ScAlN;X射线衍射   
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        发光学应用及交叉前沿

      • 刘依婷,万军,邱晨光,赵建文,王华
        2023, 44(6): 1085-1111. DOI: 10.37188/CJL.20230051
        摘要：大数据和物联网时代的到来使得传统冯·诺依曼架构的计算机在数据处理过程中面临极大的挑战，存算分离的架构从根本上限制着计算机的计算速度和能效，迫切地需要开发一种新的计算范式来应对当前面临的问题和挑战。近年来，神经形态计算以高度的并行处理、极低功耗和存算一体的特征受到广泛关注。其中，具有独特物理机制的新型神经形态器件是构建神经形态芯片的基本底层单元。在构建神经形态器件的众多候选电子材料中，低维材料相比传统三维材料具有优异的物理特性和电学特性，并且弱的层间范德华力使其易于堆叠，有利于异质整合集成。本文详述了基于低维材料的人工突触器件和人工神经元器件的研究进展，总结了不同类型神经形态器件的工作机制、性能指标和技术优势。在此基础上，介绍了低维材料的神经形态器件在视觉、听觉、运动控制和规模集成芯片等领域的应用，并对神经形态器件未来发展趋势进行了展望。  
        关键词：低维材料;人工突触器件;人工神经元器件;神经形态芯片   
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        发布时间：2023-10-27
      • 张云秀,贾庆岩,葛介超
        2023, 44(6): 1112-1120. DOI: 10.37188/CJL.20230036
        摘要：随着细菌耐药性的不断播散，尤其是“超级细菌”的出现，临床可用抗生素药物越来越少，迫切需要发展新的高效、低毒和无耐药性的抗菌材料和技术。本研究采用生物质绿茶作为碳源，通过溶剂热法，成功制备了具有光动力治疗（Photodynamic therapy，PDT）性能的绿茶衍生碳点（T⁃CDs）。在660 nm激光照射下，所制备的T⁃CDs 能够有效产生活性氧。细胞和活体实验表明，T⁃CDs具有优异的生物相容性，且产生的活性氧能杀死耐甲氧西林金黄色葡萄球菌，从而通过降低细菌引起的伤口炎症，加速伤口愈合。本研究所制备的T⁃CDs能够通过PDT杀灭致病菌，促进感染伤口愈合，为开发抗生素替代药物提供了新的思路，同时对探索耐药菌感染伤口临床治疗新方案具有重要参考价值。  
        关键词：碳点;光动力治疗;耐药菌感染;生物质   
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        发布时间：2023-10-27
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