最新刊期
      2023 年 第 44 卷 8 期

        封面文章

      • 吴晗,陈浩然,解小雨,涂浪平,李齐清,孔祥贵,常钰磊
        2023, 44(8): 1335-1343. DOI: 10.37188/CJL.20230073
        摘要：利用溶剂热法制备了六角相NaYF4∶20%Yb，2%Er@NaYF4@NaYbF4∶0.5%Tm@NaYF4多层核壳结构稀土掺杂上转换纳米粒子，研究其在低温场（10~295 K）及980 nm激发下分别来自于Er3+的绿色与红色以及Tm3+的蓝色发光的上转换发光性质。结果显示，绿光强度随温度升高呈现出先增后降的变化趋势，而蓝光强度随温度升高呈现热衰减的趋势。本工作利用发光强度比的测温方法实现了精准的温度测量，相对灵敏度可达3.2%·K-1。并通过改变外层发光壳层的厚度调节发光强度比，进一步应用于低温场光学防伪。  
        关键词：稀土纳米粒子;发光强度比测温;上转换发光;低温场;防伪   
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        发布时间：2023-09-06

        特邀综述

      • 韩冰,庆轶朝,周志明,谭占鳌
        2023, 44(8): 1344-1368. DOI: 10.37188/CJL.20230058
        摘要：铅基卤化物钙钛矿发光材料因具有荧光量子产率高、发射光谱窄、发射波长可调等优异性能优势而备受关注。但金属铅的毒性和钙钛矿的稳定性是其未来在显示与照明领域实际应用中需要解决的问题。因此，探索与铅基卤化物钙钛矿光电性质相当、但更绿色环保的非铅金属卤化物类钙钛矿发光材料是势在必行的趋势。近年来，非铅金属卤化物类钙钛矿发光材料的研究取得了显著进展。本文总结了非铅金属卤化物类钙钛矿材料的晶体结构、制备方法和发光机理。归纳了影响非铅金属卤化物类钙钛矿光电性能的因素，并列举了在光致和电致发光器件领域的应用。最后，就如何进一步提升非铅金属卤化物钙钛矿发光材料的性能做了总结和展望。  
        关键词：金属卤化物;类钙钛矿材料;发光材料;电致发光器件;光致发光器件   
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        发布时间：2023-09-06

        材料合成及性能

      • 颜雨,尚蒙蒙
        2023, 44(8): 1369-1379. DOI: 10.37188/CJL.20230046
        摘要：近红外荧光转换型发光二极管（pc⁃LED）在光谱分析、生物成像、夜视照明等领域有重要应用价值，得到了人们的广泛关注。本文采用高温固相法制备了一系列Ca2TbHf2Al3O12∶Ce3+，xCr3+（CTHAO∶Ce3+，xCr3+）近红外荧光材料，通过粉末XRD表征结合结构精修技术确定制备的CTHAO∶Ce3+，xCr3+为纯相石榴石结构。在该样品中，Tb3+作为基质组成，与掺杂离子Ce3+共同作为Cr3+离子的敏化剂，三者之间存在多种能量传递效应，通过光谱及荧光寿命表征证实存在Ce3+→Tb3+、Ce3+→Cr3+、Tb3+→Cr3+的能量传递过程；重点分析了Tb3+向Cr3+的能量传递机制，以偶极⁃四极交互作用为主导，能量传递效率可达79.5%。CTHAO∶Ce3+，0.02Cr3+在100 ℃时的近红外发射强度能保持初始强度的36%，计算得到活化能为0.30 eV。将该样品与410 nm芯片相结合制成器件，在驱动电流为200 mA时，近红外最大输出功率可达7.5 mW， 光电转换效率为1.2%。本工作研究了通过多重能量传递提高Cr3+的发光，对于设计和开发Cr3+激发的高效近红外发光材料有一定的指导意义。  
        关键词：能量传递;Cr3+;荧光转换型发光二极管（pc-LED）;宽带近红外发射   
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      • 董书凡,杨婷婷,文峥杰,王雅婷,许慧侠,董文健,赵松,王华
        2023, 44(8): 1380-1389. DOI: 10.37188/CJL.20230022
        摘要：通过分子构型和分子间相互作用是调节材料的发光颜色和光物理性能的重要途径之一。本文以苯并噻二唑为受体（A）、三苯胺（TPA）和二甲基吖啶（DMAC）为给体（D），设计并合成了两种D⁃A⁃D和D⁃A⁃D′型的发光分子，分别为TBT 和 DBT。两种分子均表现出同质多晶现象（TBT⁃O： λPL=593 nm 和TBT⁃R： λPL=616 nm；DBT⁃Y： λPL=570 nm， DBT⁃O： λPL=605 nm和DBT⁃R： λPL=642 nm）。在外界刺激下，对称结构的TBT为四色的可逆光色转换，非对称的DBT分子则表现为不可逆光色转换。本研究为基于苯并噻二唑类刺激响应发光材料提供了重要的分子设计思路。  
        关键词：苯并噻唑;机械响应;多色发光   
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        发布时间：2023-09-06
      • 李赛辉,康世亮,陈智,邵欲欣,林常规
        2023, 44(8): 1390-1397. DOI: 10.37188/CJL.20230069
        摘要：高效的光调制能够显著提高光转换效率和调节光响应速率，在光电子学领域中表现出巨大的应用潜力。然而，光子之间的弱相互作用对操纵光子⁃光子相互作用造成了巨大的障碍。本文采用850 nm和1 550 nm激光同时激发含有Er3+∶NaYF4纳米晶体的氧氟化物微晶玻璃，可以实现绿色上转换荧光的快⁃慢光调制。与两束单波长激发的发光强度之和相比，双波长同时激发的绿色上转换发光强度明显提高了一个数量级。值得注意的是，绿色上转换发光快⁃慢响应速率依赖于双波长激发的泵浦策略，显示出高达4倍的快⁃慢响应差异。研究表明，双波长激发绿色上转换发光的快⁃慢光调制在新型的全光开关中具有广阔的应用前景。  
        关键词：微晶玻璃;NaYF4纳米晶;双波长泵浦;上转换荧光   
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        发布时间：2023-09-06
      • 吴育南,何缘,靳焘,池振国
        2023, 44(8): 1398-1403. DOI: 10.37188/CJL.20230034
        摘要：设计合成了一种萘酰亚胺化合物oCz⁃NI。通过理论计算，发现其具有扭曲的结构且电子给体和电子受体在空间上具有较小的距离，有利于实现空间电荷转移。不同溶剂中的光致发光光谱表明，oCz⁃NI存在分子内电荷转移。进一步进行变温光谱测试，发现粉末的荧光强度随着温度升高而增大，这表明oCz⁃NI具有热活性延迟荧光特性。上述结果表明采用空间电荷转移策略设计TADF材料具有可行性。热重分析和差示扫描量热法分析表明其具有良好的热稳定性，其5%失重温度为350 ℃，玻璃化转变温度为121 ℃。采用oCz⁃NI作为发光材料制备的有机发光二极管，发射峰波长为496 nm，最大亮度为1 405 cd/m2，最大外量子效率为4.11%。  
        关键词：萘酰亚胺;空间电荷转移;热活性延迟荧光;有机电致发光器件;分子内电荷转移   
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        发布时间：2023-09-06
      • 邢开笑,吕哲,李颜涛,吕营,李盼,闫靖宇,刘彬,李晟泽,刘星元
        2023, 44(8): 1404-1412. DOI: 10.37188/CJL.20230050
        摘要：WO3是理想的无机电致变色材料，其电致变色机制是在电压作用下发生可逆的氧化还原反应，并伴随着电解质离子在材料内部的嵌入和脱出。本文研究了含有Li+、Zn2+、Al3+的三种水系电解质对无定形WO3电致变色性能的影响。结果表明，当以Al3+ 作为嵌入离子时，WO3获得了最好的电致变色性能，包括快响应速度（着色响应时间2.8 s，褪色响应时间1.1 s）、大光学对比度（700 nm处达83.4%）、优异的循环稳定性（连续循环 1 000次仅衰减2.8%）、高着色效率（74.7 cm2·C-1），其综合性能在已报道的WO3电致变色器件中处于较高水平。机制研究发现，Al3+水系电解质溶液中性能的提升得益于快速的离子传输动力学。这些结果将为高性能电致变色器件构建和电解质优选提供简单有效的指导。  
        关键词：电致变色;WO3;水系电解质;稳定性;无定形   
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      • 吴春霞,贾瑞君
        2023, 44(8): 1413-1421. DOI: 10.37188/CJL.20230056
        摘要：钙钛矿量子点（PQDs）由于具有高量子效率、可调节带隙、高色纯度及低成本等优点，在光电领域具有良好的应用前景。然而，其较差的稳定性阻碍了钙钛矿量子点的应用。本文在室温条件下合成了CsPbxSn1-xBr3/ a⁃ZrP PQDs，与传统CsPbBr3 PQDs对比，具有更好的光学性能及稳定性。由于a⁃ZrP对于Pb2+选择吸附性的固有特性以及与Cs+离子交换的能力，促进了量子点在a⁃ZrP表面的吸附锚定。因此，合成的CsPbxSn1-xBr3/a⁃ZrP PQDs具有更高的激子结合能和更强的环境稳定性。该复合材料为生产稳定高效的钙钛矿量子点提供了一种可行的方法，并表明CsPbxSn1-xBr3/a⁃ZrP PQDs是一种高效的下转换荧光材料，可用于高效发光二极管的制备。  
        关键词：钙钛矿;量子点;吸附;掺杂Sn2+;荧光增强;白光发光二极管（WLED）   
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        发布时间：2023-09-06

        器件制备及器件物理

      • 方文惠,张灵骄,陆冠桦,陈荣盛,郑华,李显博,姜月,刘佰全
        2023, 44(8): 1422-1438. DOI: 10.37188/CJL.20230017
        摘要：金属卤化物钙钛矿材料由于具有高光致发光量子效率、高色纯度、波长可调和可溶液加工等优异的性能，近年来广泛用于制备发光二极管、太阳能电池、激光器、探测器等半导体器件。其中，铅基钙钛矿发光二极管（Perovskite light emitting diode，PeLED）的外量子效率已经突破了28%。然而，重金属铅的毒性阻碍了其大规模的生产和商业化发展。因此，开发高性能的无铅PeLED成为新的研究热点，在下一代显示和照明领域展现出重要的应用前景。本文综述了无铅PeLED的实现及研究进展，首先介绍了无铅PeLED中的相关基本概念，包括无铅钙钛矿材料特性、器件结构、发光机理等；然后从无铅钙钛矿材料种类的角度出发，阐述了无铅钙钛矿的制备方法，包括旋涂法、热注入法、配体辅助再沉淀法、气相沉积法等；接着总结了实现高性能Sn基、Bi基、Sb基、Cu基等无铅PeLED的方法，包括对材料选取、结构设计、器件性能、工作机理以及发光过程的分析；最后探讨了无铅PeLED目前面临的挑战及其未来的发展机遇。  
        关键词：发光二极管;钙钛矿;无铅;性能   
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        发布时间：2023-09-06
      • 苏美琪,张丹丹
        2023, 44(8): 1439-1450. DOI: 10.37188/CJL.20230016
        摘要：由于金属氧化物具有较好的热稳定性以及对水/氧的敏感性较低，因此被作为最重要的电荷传输材料应用于量子点发光二极管（QLED）器件中。然而，不同金属氧化物的电荷传输能力不同，并且在不同的器件结构中界面能级匹配问题等因素会使得电荷失衡，甚至引发激子猝灭。因此在保证材料稳定性的同时，要得到良好的器件性能就要对其进行界面修饰和优化。本文以金属氧化物作为电荷传输层、电荷注入层以及电荷阻挡层分别进行阐述，通过混入其他材料以及构建合理的器件结构等方面综述了近些年金属氧化物在QLED应用中的发展历程。  
        关键词：金属氧化物;电荷传输层;电荷注入层;电荷阻挡层;复合界面功能层   
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        发布时间：2023-09-06
      • 谢光耀,王俊杰,毛雨,陈丹,曾慕雪,欧家琦,钟睿,彭俊彪
        2023, 44(8): 1451-1462. DOI: 10.37188/CJL.20230062
        摘要：钙钛矿由于其出色的光电特性，在显示和照明领域具有潜在的应用价值。为降低重金属Pb含量，本文采用锗离子（Ge2+）部分取代Pb2+进行合金化，并探索提高其电致发光性能的途径。由于Ge合金化可以使钙钛矿容忍因子更趋近于1，有望提高器件的发光稳定性。结果表明，Ge合金钙钛矿薄膜的光致发光性能在一定水氧条件下可以得到较大幅度提高，器件发光稳定性也同时得到提升。这主要归因于水氧共同作用使合金钙钛矿表面形成了GeO2，一定程度上钝化了钙钛矿薄膜表面缺陷，阻止了水氧的进一步渗透。得到的绿光PeLED器件最大外量子效率（EQEmax）为11.8%，亮度为8×103 cd/m2，较非合金化器件的发光寿命延长了3倍，在100 cd/m2初始亮度下稳定性T50从~2 h提升至~6 h，这是目前文献报道Ge合金钙钛矿发光二极管最长的发光寿命。  
        关键词：锗合金钙钛矿;水氧处理;发光二极管;发光稳定性   
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        发布时间：2023-09-06
      • 陈邱笛,郑为比,张沛雄,李真,陈振强
        2023, 44(8): 1463-1470. DOI: 10.37188/CJL.20230089
        摘要：本工作首次在新型Nd∶Gd0.1Y0.9AlO3（Nd∶GYAP）晶体上实现了540 nm倍频绿光激光器。Nd∶GYAP晶体产生在1 μm波段的基频激光中心波长为1 079.4 nm，在此基础上利用LBO晶体产生的倍频绿色激光的中心波长为539.4 nm，阈值为46 mW，最大输出功率为65 mW。这一激光系统产生的约为540 nm的绿色激光相较于传统Nd离子掺杂的晶体1 064 nm激光倍频而来的532 nm绿色激光，可以有效地避开Nd3+位于530 nm附近的吸收峰。因此，具有更长波长、发射峰位于约540 nm处的绿色激光器可以使激光输出更有效，并扩展绿色激光器的应用。  
        关键词：LBO;Nd∶GYAP;倍频;540 nm激光;绿色激光器   
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      • 韩鹏,刘鹤,国凤云,高世勇,王金忠,张勇
        2023, 44(8): 1471-1478. DOI: 10.37188/CJL.20230063
        摘要：在溶液法合成Cs3Bi2I9前驱体溶液的基础上，采用添加BiI3修饰Cs3Bi2I9溶液的方法后得到Cs3Bi2I9/BiI3薄膜并制备出具有自供能特性的Cs3Bi2I9/BiI3薄膜光电化学型探测器。结果表明，添加的BiI3以第二相形式存在于Cs3Bi2I9薄膜中，形成两相混合结构。在紫外光（365 nm）单色光照射下，Cs3Bi2I9/BiI3探测器的开关比达到3 198，响应度和探测率分别为2.85×10-3 A/W和3.77×1010 Jones。在绿光（530 nm）单色光照射下，Cs3Bi2I9/BiI3探测器的开关比达到1 172，响应度和探测率分别为6.9×10-4 A/W和1.76×1010 Jones，同时展现出红光波段（625 nm）的良好响应。相较于Cs3Bi2I9探测器，Cs3Bi2I9/BiI3器件探测性能均有大幅度提高，归因于BiI3对非辐射缺陷的钝化作用。本工作首次尝试将Cs3Bi2I9应用在光电化学型结构探测器中，通过BiI3的修饰成功提高了器件性能，为低毒铋基钙钛矿的光电探测应用性能提升提供了新思路。  
        关键词：Cs3Bi2I9;光电化学型探测器;自供能探测;BiI3;第二相   
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      • 关彪,延凤平,冯亭,杨丹丹,秦齐,李挺,于晨昊,王向东,姜有超,熊本和夫,索玉平
        2023, 44(8): 1479-1486. DOI: 10.37188/CJL.20230047
        摘要：提出并实现了一种基于均匀光纤布拉格光栅（Uniform fiber Bragg grating，UFBG）和双环复合子腔滤波器的可调谐单纵模掺铥光纤激光器。3 dB带宽为0.18 nm的UFBG作为波长选择器件，与可进行模式选择的双环复合子腔滤波器相结合，实现了单纵模激光输出。测得激光器的输出波长为2 048.69 nm，光信噪比为71.82 dB。60 min内的最大波长和功率波动分别为0.03 nm和0.76 dB。此外，激光器的相对强度噪声在>0.5 MHz时，低于-127.81 dB/Hz；采用基于3×3耦合器的非平衡迈克尔逊干涉仪装置测得0.001 s时激光线宽为 7.719 6 kHz。通过调整微位移平台改变作用在均匀光栅上的应力，单纵模激光实现了5.1 nm范围可调谐输出。  
        关键词：光纤激光器;掺铥光纤;单纵模;双环复合子腔滤波器   
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      • 闫靖宇,吕营,李晟泽,刘彬,李盼,邢开笑,刘星元
        2023, 44(8): 1487-1495. DOI: 10.37188/CJL.20230113
        摘要：柔性反射式电致变色器件在电子纸显示、伪装、智能变色表面等领域应用前景广阔，但仍存在柔性差、对比度低、稳定性不佳等问题。本工作采用电子束蒸发法在玻璃和柔性PET衬底上制备了Cr/Ag/WO3（CAW）结构无铟反射式电致变色薄膜。CAW薄膜具有高反射率和低面电阻，其可见光平均反射率高达89.1%，面电阻仅为1.2 Ω/□。在电致变色性能方面，CAW薄膜展示出快着色及褪色响应时间（分别为9.3 s和2.0 s）、高达83.0%（564 nm）的反射光学对比度、大范围的反射颜色调节（> 40 nm）和良好的电化学循环稳定性（>4 500 次）。此外，CAW薄膜具有良好的衬底兼容性，我们制备了柔性CAW薄膜并组装了图案化柔性电致变色器件，柔性薄膜在弯折2 000次后性质基本无衰减，对比度达83.2%（574 nm），器件在不同电压作用下实现了丰富的反射颜色动态调控。这些结果将为高性能柔性反射式电致变色器件构建提供简单有效的指导，在新型显示技术领域有一定应用潜力。  
        关键词：电致变色;WO3;无铟;柔性;反射   
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        理论计算及光谱分析

      • 刘雪婷,刘禹成,赵子昂,王丹丹,张勇,冯明
        2023, 44(8): 1496-1504. DOI: 10.37188/CJL.20230072
        摘要：SiO2通常以三维晶体或无定形结构存在，限制了其在新技术如新一代集成电路中的应用，因此二维SiO2的研究引起了越来越多的关注。本文通过删除三维层状CaAl2Si2O8结构中的Ca和Al原子，直接构建出新的二维SiO2构型。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，结构优化获得的新型2D SiO2具有P⁃62m对称性，群号189。通过结合能、弹性系数、分子动力学模拟和声子谱计算，发现新型2D SiO2具有高机械稳定性、热力学稳定性和动力学稳定性。电子性质和光学性质计算发现，2D SiO2是带隙为6.08 eV绝缘体，且具有良好的光透射率和光导率。此外，通过研究面内双轴应变对2D SiO2电子和光学性质的影响，发现2D SiO2的带隙和介电函数受面内拉伸应变的影响较压缩应变略大，不过其整体光学性质受应变影响不大，保证了其在实际应用中电子性质和光学性质的稳定性。  
        关键词：二维SiO2;电子性质;光学性质;第一性原理计算   
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        发布时间：2023-09-06

        发光学应用及交叉前沿

      • 孔庆超,孙文悦,林金莹,王林,董彪
        2023, 44(8): 1505-1519. DOI: 10.37188/CJL.20230097
        摘要：卟啉⁃金属有机框架（MOFs）材料是由金属节点和卟啉有机配体构成的一类新型多孔材料，MOFs骨架上的卟啉配体在光激发下，可以发挥光动力学治疗（PDT）作用。这类多孔结构的PDT材料在疾病治疗中，可以发挥载药、多功能修饰等功能，某些金属位点独特的MOFs还具有纳米酶功能。近年来，这类卟啉⁃MOFs已经成为PDT领域的重要研究方向。目前，在推向临床前，这类材料还需要解决氧气浓度、能量传递效率等问题，研究者也给出了诸多解决方案，根据实际应用过程中所面对的不同环境，采取不同手段来增强PDT的效果，包括提高氧气浓度、改进能量传递过程、消耗功能分子、产生信号分子以及协同策略等。本文综述了近年来的代表性工作，包括卟啉⁃MOFs材料以及PDT产生的机制，卟啉⁃MOFs材料PDT的应用和最新进展，并针对卟啉⁃MOFs材料的PDT在生物医学领域未来发展趋势进行了展望。  
        关键词：卟啉;金属有机框架;光动力疗法   
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