最新刊期
      2024 年 第 45 卷 第 8 期

        封面文章

      • “伦敦大学团队发现，红光PeLEDs可显著缓解视力下降，其结构优化实现高效率发光，为护眼照明提供新方案。”
        张云杰,李晓丹,郭晓阳,刘星元
        2024, 45(8): 1211-1218. DOI: 10.37188/CJL.20240120
        摘要：金属卤化物钙钛矿发光二极管（PeLEDs）具有宽色域和高色纯度，在照明和显示方面有着广阔的应用前景。英国伦敦大学研究团队发表于Scientific Reports的一项开创性研究发现，每天只需暴露在红光下3 min，就能显著缓解视力下降。而钙钛矿的光谱可调性及较高的色纯度都为护眼红光PeLEDs的实现提供了保障。与以往的界面工程、配体工程等不同，本文从结构优化的角度来提升准二维钙钛矿红光PeLEDs的外量子效率（EQE），即结合微腔结构实现线宽更窄的红光电致发光器件。结果表明，将分布式布拉格反射镜（DBR）与PeLEDs相结合，设计并制备的基于微腔结构的高性能PeLEDs在窄化PeLED的电致发光（EL）半高全宽的基础上实现了EQE成倍增长，最大EQE能达到11.26%。相较于同条件下制备的参比器件，具有微腔结构的PeLED器件 EL线宽窄化到参比器件的1/3，仅为11 nm。  
        关键词：准二维钙钛矿;分布式布拉格反射镜;红光;电致发光;半高全宽   
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        发布时间：2024-09-25

        光鉴未来

      • “在材料科学领域，人工智能助力发光材料研究取得新突破，推动了材料创新与应用。”
        黄霖,解荣军
        2024, 45(8): 1219-1231. DOI: 10.37188/CJL.20240098
        摘要：人工智能在高效处理数据、精准预测、自动化执行任务以及个性化服务等方面为人类的生产、生活和科学研究带来了极大的便利。机器学习与高通量计算在材料领域的广泛渗透与成功应用，也为发光材料的研制开辟了新路径——通过算法进行高效挖掘和大规模数据处理，加速新材料的筛选与设计，进而推动材料的创新发现与应用进程。本文综述了近年来基于数据驱动发光材料研究的前沿进展，从相关研究案例出发，对数据驱动材料研究进行全流程梳理，详细阐述发光材料研制场景下数据获取阶段的重要性及实施策略，并对如何提取表征材料性能的核心特征进行分析，同时探讨发光材料领域适用的模型选择与优化方案。最后，就当前数据驱动式发光材料研究面临诸如高质量数据匮乏、复杂结构-性能关联模型构建困难的问题，从发光材料数据库平台的构建、高通量实验的实施以及相应数据生产规范的建立等方向提出突破设想。  
        关键词：数据驱动;发光材料;机器学习;高通量计算;发光材料数据工厂   
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        发布时间：2024-09-25

        特邀综述

      • “飞秒激光激发二维半导体，无损检测发光器件，开辟光电器件检测新方向。”
        许文雄,张何,崔乾楠,徐春祥
        2024, 45(8): 1232-1246. DOI: 10.37188/CJL.20240123
        摘要：飞秒脉冲激光激发固体薄膜材料产生的相干声学声子可以快速无损获取发光材料与器件结构特性，对于光电器件功能界面的无损检测及成像具有重要意义。相较于热弹性机制的传统金属薄膜光声换能器，二维半导体材料具备宽谱吸收、表面原子级平整、层数易控等优良特性。飞秒激光激发二维半导体能原位产生相干声学声子振荡，为进一步发射超快声波脉冲获取界面信息创造了条件，广泛适用于无损评测发光器件的缺陷分布、力学性能和界面品质。本文主要介绍二维半导体中相干声学声子的研究进展，并讨论利用超快光声转换的高穿透深度、高时空分辨测量技术重大的科学意义与社会价值。  
        关键词：二维半导体;异质界面;相干声学声子   
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        发布时间：2024-09-25
      • “荧光碳点研究取得新进展，专家探索合成高效材料，为高性能电致发光器件提供新方向。”
        禹珍珍,任正,李琮,武泽芃,王大伟,关丽,李旭
        2024, 45(8): 1247-1265. DOI: 10.37188/CJL.20240102
        摘要：荧光碳点（CDs）具有原料广泛、无毒无污染、发光颜色可调、低成本和生物相容性等优异特点，在发光领域具有广阔的应用前景。近年来，基于CDs的电致发光器件已经取得了不错的成就。本文总结了基于CDs的电致发光器件的最新进展，并且重点论述了合成高效CDs和调控器件结构以获得高性能器件的可行性策略。此外，结合CDs在电致发光器件应用中的发展现状以及未来需求分析，本文对实现高性能CDs基电致发光器件进行了展望。  
        关键词：碳点;电致发光;发光二极管（LED）;性能;全溶液   
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        发布时间：2024-09-25

        材料合成及性能

      • “在X射线成像领域，金属卤化物纳米晶/微晶闪烁体薄膜研究取得新进展，为高效成像提供新方案。”
        王鲁凯,林宏健,吴坤,曹亭亭,李志远,孙炼,张磊磊,王尊刚
        2024, 45(8): 1266-1280. DOI: 10.37188/CJL.20240108
        摘要：X射线成像在核辐射安全、无损检测、安全检查、医学诊断等领域有着广泛需求。然而，传统闪烁单晶受限于高成本耗时工艺、有限体积尺寸以及固有脆性，难以实现高效、灵活的X射线成像。相较而言，基于金属卤化物纳米晶/微晶设计的闪烁体薄膜具有简便制备、大面积尺寸、柔性变形、高效发光等显著优点，在X射线成像应用上展现出巨大潜力。本文详细综述了近几年金属卤化物闪烁体薄膜的X射线成像研究进展，首先以是否单独合成金属卤化物纳米晶/微晶为依据，将金属卤化物闪烁体薄膜制备方法概括分为两类：晶体复合成膜法、原位结晶成膜法，对比分析了两类制备方法的优缺点；其次明晰了金属卤化物晶体的发光机理，对改善闪烁体薄膜发光性能做出指导，并据此总结发光效率提升方法；再次归纳了与金属卤化物闪烁体薄膜X射线成像应用相关的各种性能，主要包括空间分辨率、柔韧性、稳定性和自修复性；最后根据研究现状对闪烁体薄膜进行总结与展望。  
        关键词：金属卤化物晶体;闪烁体薄膜;X射线成像;辐射发光;制备方法   
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        发布时间：2024-09-25
      • “Reporting on the latest advancements in optoelectronics, researchers have synthesized formamidinium lead bromide (FAPbBr3) nanocrystals (NCs) with varying sizes using ligand-assisted precipitation (LARP) technology at room temperature. These NCs exhibit pure green emission, excellent stability, and superior carrier transport characteristics. Through photoluminescence (PL) and time-resolved photoluminescence (TRPL) spectroscopy, they characterized the amplified spontaneous emission (ASE) properties. Nonlinear optical properties were studied using the Z-scan technique and two-photon excited fluorescence method. The FAPbBr3 NCs demonstrated one- and two-photon pumped ASE with low thresholds, showcasing potential as a green-emitting frequency-upconversion material for high-performance two-photon pump lasers.”
        王亚娟,TAY Yong Kang Eugene,王芳,余盛,岑子健,刘威
        2024, 45(8): 1281-1291. DOI: 10.37188/CJL.20240110
        摘要：甲脒铅溴（FAPbBr3）钙钛矿纳米晶因其更标准的绿光发射、优异的稳定性和载流子传输特性而被认为是一种良好的光电材料。然而，FAPbBr3纳米晶体的双光子泵浦放大自发辐射（ASE）和相应的非线性光学特性却很少被报道。本文在室温下通过改变前驱体溶液中FABr/PbBr2的摩尔配比，利用配体辅助沉淀（LARP）技术合成了不同尺寸的胶体FAPbBr3纳米晶体。测量了光致发光（PL）和时间分辨光致发光光谱（TRPL），以表征其ASE特性。并利用Z扫描技术和双光子激发荧光方法研究了它们的非线性光学特性。实现了FAPbBr3纳米晶的单光子和双光子泵浦放大自发辐射，阈值分别低至9.8 μJ/cm2和487 μJ/cm2，具有大的双光子吸收系数（0.27 cm/GW）和高的非线性吸收截面（7.52×105 GM）。这些结果表明，作为一种新的有前景的低阈值绿光发射频率上转换材料，FAPbBr3纳米晶在开发高性能双光子泵浦激光器方面具有巨大的潜力。  
        关键词：钙钛矿;FAPbBr3纳米晶;非线性;光增益;放大自发辐射   
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        发布时间：2024-09-25
      • “在LED照明领域，科学家们利用菲啰啉合成高效荧光碳点，成功克服聚集诱导荧光猝灭效应，为高显色指数白光LED器件提供新方案。”
        黄彩艳,田蕊,张朵,段婷婷,李爱波,王琴,戎梅竹,汪正良
        2024, 45(8): 1292-1300. DOI: 10.37188/CJL.20240101
        摘要：近年来，高显色指数白光LED照明需求对LED产业提出了新的挑战。碳点作为21世纪一种新型的纳米材料，因其具有制备工艺简单、稳定性高、光学可调谐及宽发射等优点，有望成为理想的高显色指数白光LED器件的单组分荧光粉。然而，碳点的聚集诱导荧光猝灭效应大大限制了其在固态照明上的应用发展。本文以菲啰啉为原料，采用微波法在温和制备工艺下合成出高效的荧光碳点，并通过掺杂技术实现该碳点的表面官能团调谐，成功地实现了一步法制备具有抗聚集诱导荧光猝灭效应的单组分固态碳点荧光粉，可应用于高显色指数白光LED器件，其固态量子产率高达37%，以它为荧光粉制备的白光LED表现出优异的光电性能。  
        关键词：固态发光;碳点;LED   
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        发布时间：2024-09-25
      • “最新研究突破：噻吩乙烯类化合物在聚集态下发光增强，为防伪和显示技术带来新机遇。”
        梅群波,冯望,翟有,马雪燕,赵兰兰,邱贝贝
        2024, 45(8): 1301-1310. DOI: 10.37188/CJL.20240103
        摘要：大多数发光材料固态下或高浓度掺杂时由于强的荧光猝灭而使其应用受到很大限制，开发能在聚集状态下呈现优异发光性能的新材料就显得尤为重要。本文设计并合成了4个基于噻吩乙烯骨架结构的噻吩乙烯类化合物Br-thph、Br-2thph、Thph-czm和2Thph-czm，并详细研究了该类化合物在稀溶液下、聚集态以及固态薄膜下的光物理性质。结果表明，4种化合物均具有明显的聚集诱导发光性质， 在稀溶液中发光较弱，而随着浓度的增加或在聚集态下时呈现很强的发光。其中，Br-thph和Br-2thph聚集态发光相较稀溶液下发光分别增强410倍和180倍，Thph-czm和2Thph-czm增强了78倍和40倍，且4个化合物都具有较为明显的力致变色效果，呈现出一定的光谱蓝移。对这些化合物性质的初步探究表明，这类新型噻吩乙烯类化合物衍生物在防伪和显示等领域具有潜在的应用价值。  
        关键词：乙烯;噻吩;咔唑;聚集诱导发光（AIE）;力致变色   
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        发布时间：2024-09-25
      • “在最新研究中，科学家们采用水热法和真空热处理制备了新型近红外二区荧光粉，实现了高效夜视成像和生物组织成像。”
        张琳,杨健,李胜男,王帅,祝汉成,严端廷,徐长山,刘玉学
        2024, 45(8): 1311-1324. DOI: 10.37188/CJL.20240119
        摘要：通过水热法结合后期真空热处理的方法制备了具有反尖晶石结构的ZnxMg0.993-xGa2O4∶0.7％Ni2+（x=0~0.5）（ZMGO∶Ni2+）近红外二区（NIR-Ⅱ：1 000~1 700 nm）荧光粉。随着Zn2+掺杂量的增加，ZMGO∶Ni2+粉体样品的粒子尺寸逐渐变大。在635 nm激光激发下，可观测到粉体样品位于~1 279 nm处的宽带发射峰，其可被归属为Ni2+的特征发射。此外，Zn2+掺杂使样品荧光猝灭的热激活能由244 meV减小到224 meV。采用发光强度最强的ZMGO∶Ni2+粉体样品与620 nm红光LED芯片封装成NIR-Ⅱ荧光粉转换LED（NIR-Ⅱ pc-LED），并基于NIR-Ⅱ光穿透能力强和不产生生物组织自荧光的特性，以NIR-Ⅱ pc-LED为光源，分别研究了其在有遮挡情况的夜视成像和生物组织成像上的应用。  
        关键词：光致发光;过渡金属离子;近红外二区;荧光粉   
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        发布时间：2024-09-25
      • 蒋宗霖,闫丹,张宁,魏同波,王军喜,魏学成
        2024, 45(8): 1325-1333. DOI: 10.37188/CJL.20240130
        摘要：研究了NH3/N2复合热退火技术对高浓度Mg掺杂GaN材料晶体质量、发光性质及导电性能的影响。实验结果表明，相较于传统N2氛围高温热退火后处理工艺而言，NH3氛围高温热退火后处理工艺可以改善高浓度Mg掺杂GaN材料的晶体质量，同时可以增进Mg受主原子的有效掺杂，使得其光致发光谱中蓝光峰强度增强。采用NH3氛围高温热退火结合N2氛围低温热退火后处理工艺复合技术制备得到的高浓度Mg掺杂GaN材料内部背景电子浓度显著降低。这是由于在NH3氛围高温热退火后处理工艺中，NH3的热分解产物能够有效降低材料内N空位和间隙Ga原子等浅施主型缺陷浓度，最终改善高浓度Mg掺杂GaN材料的导电性能。  
        关键词：氮化镓;Mg掺杂;热退火工艺;氨气   
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        发布时间：2024-09-25

        器件制备及器件物理

      • “在红外热辐射调制领域，科研人员采用磁控溅射技术，成功开发出可见光透明、红外高反射的新型器件，拓宽了其在伪装等领域的应用前景。”
        李鑫锋,李龙男,李炜
        2024, 45(8): 1334-1342. DOI: 10.37188/CJL.20240124
        摘要：基于机械响应材料的红外热辐射调制器件具有成本低、结构简单、操作方便等优点。传统基于机械响应的红外热辐射调制器件通常是在弹性基体上构建金属薄膜，进而通过薄膜层的开裂与闭合实现红外热辐射的动态调制。然而，传统红外热辐射动态调控器件通常在可见光波段是不透明的，这极大地限制了其在可见-红外双波段伪装等领域的应用。本研究采用磁控溅射方式在可见-红外宽波段透明弹性聚合物上沉积ITO薄膜，制备了具有可见光透明、红外波段具有高反射特性的热辐射调制器件。在机械拉伸条件下，器件在10 μm处的红外反射率调控范围为40%~77%，550 nm处的可见光透射率大于82%。  
        关键词：红外调制器;机械响应;柔性;可见透明   
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        发布时间：2024-09-25
      • “在全彩显示领域，科学家们通过引入界面修饰层PEABr，显著提升了喷墨打印钙钛矿量子点发光二极管的性能，为显示技术发展提供了新思路。”
        陈逸群,林立华,胡海龙,李福山
        2024, 45(8): 1343-1353. DOI: 10.37188/CJL.20240127
        摘要：钙钛矿量子点（PQD）的喷墨打印技术在全彩显示应用中具有巨大潜力，但一些关键问题仍然影响其发光效率，例如不平衡的载流子注入、低质量的钙钛矿薄膜以及PQD自身的非辐射复合通道等。为解决这些问题，我们引入了界面修饰层苯乙基溴化铵（PEABr）以平衡器件的载流子传输。PEABr与钙钛矿二元溶剂（甲苯、萘）具有相似的结构，可改善PQD的印刷特性和成膜能力，并有效钝化PQD膜的Br-空位和界面缺陷。基于这一策略，成功实现了在414 cd/m²亮度下，最大外量子效率（EQE）达到8.82％、电流效率（CE）达到29.15 cd/A的喷墨打印钙钛矿量子点发光二极管（PeLED），为喷墨打印技术在未来显示领域中的应用提供了有益的思路。  
        关键词：钙钛矿量子点;喷墨打印;电致发光器件;界面修饰   
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      • “石墨烯/WS2复合材料在中红外锁模激光器中展现优异性能，实现波长可调谐输出。”
        刘永岩,杨雪莹,田颖,蔡恩林,李兵朋,张军杰,黄飞飞
        2024, 45(8): 1354-1363. DOI: 10.37188/CJL.20240078
        摘要：石墨烯与过渡金属硫化物WS2具有稳定的化学性质和宽带吸收光谱，可以实现中红外波段激光的脉冲运转。本文报道了石墨烯/WS2作为可饱和吸收体在中红外波段锁模激光器中的应用，实验证明石墨烯/WS2复合材料具有更好的非线性吸收特性，锁模调制时表现出低的锁模阈值和高的材料损伤阈值。当泵浦功率为5 W时，激光器在2 781.7 nm处得到了脉冲宽度为24.04 ps的锁模脉冲，激光器的最大平均输出功率为237.7 mW，峰值功率为395.5 W。最后，通过光栅实现了激光器的波长可调谐输出，将石墨烯/WS2锁模激光器的输出波长范围拓宽为2 730~2 810 nm。  
        关键词：中红外激光;锁模;波长可调谐;石墨烯;WS2   
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        发布时间：2024-09-25
      • “在光伏技术领域，科研人员采用乳清酸添加剂，成功提升钙钛矿太阳能电池性能，效率提高至22.09%，并在空气中保持93.85%初始效率。”
        侯显,刘金龙,许鹤,马洪振,朱淑娟,吴有智
        2024, 45(8): 1364-1370. DOI: 10.37188/CJL.20240114
        摘要：空气环境中制备钙钛矿太阳能电池（PSCs）对于发展更高性价比的光伏器件具有重要意义。然而，空气环境制备的钙钛矿层存在大量的阴阳离子缺陷，严重影响器件性能。因此，采用乳清酸（OA）作为添加剂，通过添加剂工程对混合阳离子钙钛矿薄膜缺陷进行有效调控。OA中的羧基能与钙钛矿中未配位的Pb2+键合，吡啶环上的含氮基团与未配位的I-形成氢键，在降低钙钛矿薄膜缺陷态密度的同时增大钙钛矿晶粒尺寸，抑制载流子的非辐射复合。经OA钝化PSCs的光电转换效率（PCE）从19.89%提升到22.09%，在空气环境中放置1 000 h还可保持93.85%的初始效率。  
        关键词：钙钛矿太阳能电池;乳清酸;缺陷钝化;添加剂工程   
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        发布时间：2024-09-25
      • “最新研究揭示，优化VCSEL封装方式可显著提升散热性能，为激光雷达等领域提供关键技术支持。”
        张玮,王延靖,佟海霞,王子烨,陆寰宇,王品尧,佟存柱
        2024, 45(8): 1371-1379. DOI: 10.37188/CJL.20240141
        摘要：垂直腔面发射激光器（VCSEL）易于片上集成，是激光雷达、安防照明等系统中的关键光电子器件。但VCSEL器件内部严重的自发热现象会影响器件的输出功率、高速特性和稳定性等，因此VCSEL热管理技术极具重要性，采用优化的封装方式能够有效增加VCSEL的热耗散，是改善VCSEL热性能的重要方法。本文基于有限元（Finite-element method，FEM）计算模型，对不同封装方式和器件表面采用覆盖铜薄层的VCSEL热特性进行数值分析。仿真结果表明，相较于顶出光封装方式，衬底出光（完全刻蚀上下DBR）的倒装焊封装能够有效降低有源区温度，下降超56％。随着器件台面直径逐渐增大，采用顶出光封装方式的器件温度和热阻显著下降，温度下降约50 ℃，热阻下降超3.25 K/mW；而完全刻蚀上下DBR结构且采用倒装焊封装方式和仅刻蚀P-DBR结构且倒装焊封装方式的器件温度和热阻则均呈缓慢上升趋势，器件温度上升约2 ℃，热阻上升约0.15 K/mW。在器件台面、侧壁及衬底上表面覆盖一层铜可有效降低有源区温度和改善热阻，当覆铜层厚度为3 μm时，有源区温度下降43％，热阻下降1.9 K/mW。本文分析了封装方式对VCSEL热特性的影响并提出相应的优化方案，对VCSEL的有效散热封装具有指导意义。  
        关键词：垂直腔面发射激光器（VCSEL）;热特性;温度;热阻   
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        发布时间：2024-09-25

        理论计算及光谱分析

      • “最新研究揭示了超小尺寸银团簇的几何、电子结构和光谱特性，为荧光玻璃中银团簇发光特性识别提供理论支持。”
        陈伟林,黄谊平,陈晓桐,乔旭升,樊先平
        2024, 45(8): 1380-1390. DOI: 10.37188/CJL.20240113
        摘要：基于密度泛函理论和含时密度泛函理论研究了多种带中性和正电荷的超小尺寸银团簇（［Agm］n+， m=2~8， n=0~2）的几何结构、电子结构和吸收光谱特征。研究结果表明，超小尺寸银团簇的电子能级结构和吸收光谱受到团簇尺寸、对称性、开闭壳层以及电荷等多种因素的共同影响。平均结合能计算结果表明，中性超小尺寸银团簇尺寸的增大使其稳定性逐渐增强。但带正电荷的超小尺寸银团簇由于奇偶振荡现象的影响，使其在阴离子多面体网络中优势构型不一定为最低能量构型。该研究为辨认荧光玻璃中特定构型的银团簇的特征发光，构建了超小尺寸银团簇的几何结构、电子结构和吸收光谱数据集，也能为拓展超小尺寸银团簇在其他各类无机以及有机配体中的结构与光谱研究提供理论数据支撑。  
        关键词：银团簇;密度泛函理论;含时密度泛函理论;吸收光谱   
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        发布时间：2024-09-25

        发光学应用及交叉前沿

      • “在病毒消杀领域，AlGaN基LED研究取得新进展，波长257~278 nm的器件灭活病毒效率超99.90%。”
        吴郁,蓝习瑜,张梓睿,吴章鑫,刘忠宇,杨玲佳,张山丽,徐可,贲建伟
        2024, 45(8): 1391-1397. DOI: 10.37188/CJL.20240099
        摘要：为探究在高温热处理AlN模板上制备的不同发光波长AlGaN基LED器件对病毒的灭活效率，本工作在发光波长257~294 nm范围内制备了7组不同发光波长AlGaN基深紫外LED器件，并探究其对柯萨奇病毒灭活效率。实验结果表明，高温热处理AlN模板可以将AlN模板位错密度降低至1.33×107 cm-2，为制备高效率AlGaN基LED器件奠定了良好基础；基于高温热处理AlN模板制备的AlGaN基LED器件，在灭活距离2 cm、紫外辐照时间30 s实验条件下，发光中心波长在257~278 nm之间的AlGaN基LED器件对柯萨奇病毒灭活率≥99.90%，而发光中心波长为288 nm、294 nm的LED对柯萨奇病毒灭活率仅为99.47%及96.15%。根据以上研究结果，波长在257~278 nm之间的AlGaN基LED器件适合在病毒消杀领域应用；在本工作实验条件下，波长大于288 nm的AlGaN基深紫外LED器件对病毒灭活效果较差。  
        关键词：高温热处理;AlN模板;AlGaN;LED;病毒灭活   
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        发布时间：2024-09-25
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