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发光学报

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2025年12期

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封面文章 | 双配体联合钝化 CsPbBr₃ 量子点及其发光二极管性能

封面文章 | 双配体联合钝化 CsPbBr₃ 量子点及其发光二极管性能

摘要： CsPbBr₃ 量子点(QDs)因其高光致发光量子产率和窄带发射特性，在QLEDs领域展现出巨大潜力。CsPbBr₃ QDs表面存在大量的 Br 空位 (ΔV_Br) 和未配位的 Pb²⁺ ,会在能带中引入陷阱态，促进载流子非辐射复合并降低器件效率。本文采用DDAB与DOTA联合钝化策略，通过协同作用有效填补表面 ΔV_Br 以及与裸露的 Pb²⁺ 配位,减少表面缺陷并提高量子点的发光性能。通过TEM、XRD和FT-IR等测试分析,发现该钝化策略处理的量子点光致发光量子产率(PLQY)提升至 99.65% ，具有更好的耐热性以及成膜性。制备的QLEDs器件最高亮度达到 8000cd?m^-2 ，峰值外量子效率(EQE)达到 5.29% ，是未钝化量子点QLEDs器件的1.48倍。
特邀报告 | 活体葡萄糖光学传感与监测技术研究进展

特邀报告 | 活体葡萄糖光学传感与监测技术研究进展

摘要：葡萄糖是生物体的重要能量来源,其代谢异常和糖尿病、肿瘤等多种疾病紧密相关。电化学检测方法精度较高，是目前临床血糖检测的主要方法。然而，光学传感凭借着其无创/微创性及长时程连续监测能力，不仅有望改善糖尿病患者的监测体验，还可能成为未来糖尿病管理的重要工具。本文系统总结了近年来皮下血糖连续监测与肿瘤糖代谢监测研究进展，重点介绍了荧光与磷光葡萄糖传感技术的设计原理与活体检测性能，分析了目前活体葡萄糖检测技术存在的问题与挑战，并对其未来的发展方向进行了展望。
特邀综述 | 手性钙钛矿及其在自旋发光二极管中的应用

特邀综述 | 手性钙钛矿及其在自旋发光二极管中的应用

摘要：金属卤化物钙钛矿材料因其优异的光电性质，成为下一代光电材料的理想候选者，已经在发光二极管、光伏电池和光电探测器等领域取得了显著进展。近年来，钙钛矿材料的应用范围逐渐扩展，特别是在自旋电子学领域，手性钙钛矿材料的出现为自旋极化载流子的注入提供了新的可能性。手性钙铁矿材料结合了钙钛矿优异的光电性质，并且通过手性诱导自旋选择(CISS)效应，实现了室温下自旋极化载流子的注入，这一特性使得手性钙钛矿在自旋发光二极管(spin-LEDs)中获得了成功应用。spin-LEDs不仅能够实现高效的电致发光，还能通过载流子自旋极化实现自旋信息的传输和存储，为未来的自旋电子器件提供了新的研究方向。本文综述了钙钛矿中手性的来源及其在spin-LEDs中的研究进展。首先介绍了钙钛矿材料的基本特点和发展历程；然后详细讨论了引入手性分子后钙钛矿能级变化，由此产生的CISS效应、CISS效应的主要表征方法及其在 spin-LEDs中的应用;最后探讨了手性钙钛矿在自旋电子学领域面临的挑战和未来的发展前景。本综述旨在为相关领域的研究者提供全面的参考，推动手性钙钛矿材料在自旋电子学中的进一步研究和应用。
发光学基础知识 | 片上微腔激光器发展概述

发光学基础知识 | 片上微腔激光器发展概述

摘要：对不同种类半导体微腔激光器的基本原理、特点、发展及应用进行了综述。分布式反馈(DFB)激光器依靠其布拉格光栅达成稳定的单模输出，适合应用在高速大容量光通信、硅光子集成等;回音壁模式（WGM)激光器依靠高品质因子和低阈值特性，适用于非线性光学以及高灵敏度传感;垂直腔面发射激光器（VCSELs）有着低功耗与高速调制的良好特性，应用于短距离传输和人脸识别、激光雷达等消费电子范畴；波长级有源区掩埋(LEAP)激光器通过优化能源利用效率与集成水平，加快光子系统的创新升级；光子晶体面发射激光器(PCSELs)借助二维光子晶体结构达成高功率、低发散角以及高光束质量的输出，属于新一代的高性能激光源。本文分析了这些激光器的性能与应用场景，归纳了各自的技术特点，探讨了今后的发展趋向。
材料合成及性能 | 基于温度诱导下的 NdF3 超薄纳米片形状调控

材料合成及性能 | 基于温度诱导下的 NdF3 超薄纳米片形状调控

摘要：精细调控纳米片的形貌仍然是一个大的挑战，这源于高度可控的超薄纳米片合成困难。本文报道了一种通过热注射法调控超薄 NdF3 纳米片形貌的简便策略。该方法首先通过热注射法制备出厚度仅约 2nm 的NdF3 纳米片。通过将反应温度从 300°C 逐步降低至 280°C 或 260°C NdF3 纳米片的形貌可从花状依次调控为圆形或三角形。这种温度驱动的形貌调控机理可能在于：较低温度下晶体生长速率减缓有利于更稳定晶面的暴露，而在前驱体溶液缓慢注入条件下，较高温度导致的晶体生长速率降低更为显著。这种 NdF3 纳米片形貌调控方法具有高度普适性，可推广应用于其他材料体系。
材料合成及性能 | Cr³⁺/Yb³⁺ 共掺杂石榴石基短波红外荧光粉制备及其发光性能

材料合成及性能 | Cr³⁺/Yb³⁺ 共掺杂石榴石基短波红外荧光粉制备及其发光性能

摘要：荧光转换型短波红外发光二极管凭借尺寸小、能耗低、使用寿命长等优点，在无损检测、食品检测、医疗诊断等新兴领域展现出良好的应用前景。然而，目前 Yb³⁺ 离子掺杂的短波红外荧光粉仍存在着无法被蓝光激发、量子效率低、半峰宽窄等缺陷，进而影响其在短波红外光谱技术领域的进一步应用。本文报道了一种具有宽带高效短波红外发射的 Ca₂NaSb₂Al₃O₁₂:Cr³⁺, Yb^3? 荧光粉，该荧光粉可以在 460nm 蓝光激发下，于 640～1150nm 范围内表现出高效的光致发光。在 Ca₂NaSb₂Al₃O₁₂ Cr³⁺ Yb³⁺ 荧光粉中，随着对 Yb³⁺ 离子浓度的调节，荧光粉的红外发射强度提升2.7倍，且发射光谱从 640～900nm 拓宽到 1150nm 。通过对样品量子效率进行测试，发现其内量子效率高达 85.56% 。不仅如此，该样品还具有优异的热稳定性，在 250°C 时可保持 82.0% 的室温发光强度。通过将优化后的荧光粉与蓝光 460nm LED芯片相结合，制成的SWIRpc-LED器件在 350mA 驱动电流下获得最大输出功率为 101.5mW ，且光电转化效率能够达到 8.86% ，在无损内部检测和生物成像等领域具有潜在的应用前景。
材料合成及性能 | HfT e₃O₈ ： Cr³⁺ 荧光粉的单一格位长波宽带近红外发光

材料合成及性能 | HfT e₃O₈ ： Cr³⁺ 荧光粉的单一格位长波宽带近红外发光

摘要：近红外荧光粉转换型发光二极管(NIR pc-LED)是一种极具应用前景的小型化近红外光源,但由于长波宽带近红外荧光粉的缺乏，使得其发展受到制约。本工作采用高温固相法制备了一系列 Hf_1-xTe₃O₈(HTO) xCr³⁺(x=0～0.15) 长波宽带近红外荧光粉，并分析了其晶体结构和发光性能。研究结果表明，在 450nm 的蓝光激发下，近红外荧光粉展现出长波宽带近红外光,其发射主峰位于 865nm ，半高宽为 167nm(2 149cm^-1) 。晶体场强度计算结果表明，该长波宽带近红外发光源于 Cr³⁺ 占据弱晶体场 (D_q/B=1.97)Hf⁴⁺ 单一晶体学格位。进一步地，利用优化后的 HTO:Cr³⁺ 近红外荧光粉与蓝光LED芯片制备了NIRpc-LED器件，通过设计不同场景的应用实验，证明该荧光粉在夜视、生物医学成像等方面具有一定的应用价值。
材料合成及性能 | 含9-苯基咔唑与苯并咪唑单元的双极主体材料设计、合成及其光电性能

材料合成及性能 | 含9-苯基咔唑与苯并咪唑单元的双极主体材料设计、合成及其光电性能

摘要：蓝色磷光材料理论上可实现 100% 的内量子效率，但其效率、色纯度、稳定性三者之间的相互制约关系仍是有机发光二极管(OLED)产业化进程中的关键瓶颈之一。此外，主体材料的设计和使用在很大程度上也影响了蓝光器件的整体性能。为此，本研究以9-苯基咔唑与苯并咪唑单元为基础，通过设计不同连接方式构建高三线态能级主体材料，采用理论与实验相结合的方法，探究材料的分子结构、光物理性能及器件应用性能,揭示其结构与性能之间的关联。实验结果表明,所设计并制备的基于不同联二苯基连接位点的蓝色磷光双极主体材料（即 mCzmBI,mCzoBI 与 oCzmBI) 均具有 2.70eV 的三线态能级，三者的玻璃化转变温度分别为92℃、103℃和 93^°C 。虽然mCzmBI、mCzoBI与 oCzmBI 互为同分异构体，但其咔唑基团与苯并咪唑基团在联苯基团上的连接位点不同，这种连接位点的差异可以很好地实现对主体材料性能的有效调控。以经典蓝光磷光材料FIrpic为客体，分别研究三种主体对器件性能的影响机制。其中，以联二苯基双间位连接的主体mCzmBI 所构筑的器件最大电流效率达 24.9cd?A^-1 ，最大外量子效率超过 12.8% ，并在高亮度环境下表现出较低的效率滚降。该研究为高效蓝光磷光主体的开发提供了一种有效的策略。
材料合成及性能 | AAO模板上脉冲激光沉积生长的 β-Ga2O3 纳米孔的结构和光电性能

材料合成及性能 | AAO模板上脉冲激光沉积生长的 β-Ga2O3 纳米孔的结构和光电性能

摘要：氧化镓的宽禁带特性使其非常适合制备日盲型紫外光电探测器。基于薄膜的紫外光电探测器的响应度往往较低。然而，由于高比表面积和高晶体质量带来的高稳定性，纳米材料在器件应用中具有优异的光电性能。本文通过PLD成功地在双通有序多孔AAO模板上沉积了 β-Ga2O3 纳米孔。利用多孔AAO模板作为纳米材料的生长空间，将氧化镓材料填充到模板的孔道中,形成纳米管结构。通过优化制备工艺，深入研究了氧化镓纳米管的性能与生长时间的关系，从而提高了探测器的响应度。
材料合成及性能 | Lu₂O₃ 晶体中的小角晶界缺陷研究

材料合成及性能 | Lu₂O₃ 晶体中的小角晶界缺陷研究

摘要：氧化 (Lu₂O₃) 作为一种极具应用潜力的激光晶体材料，其高热导率、低声子能量和强晶体场特性使其在激光领域展现出显著优势。然而，晶体熔点高达 2450°C ，如此高的晶体生长温度导致难以保持稳定的热梯度,易引发局部生长速率不均的问题，进而诱发晶体缺陷激增，严重影响晶体质量。本文通过聚焦离子束-扫描电镜、透射电镜验证了 Lu₂O₃ 晶体中的小角晶界缺陷；通过高分辨X射线衍射和劳厄衍射表征了小角晶界缺陷对晶体质量的影响;经过高角度环形暗场扫描透射电子显微镜和反傅里叶变换处理分析，对晶界附近的位错刻蚀坑的成因进行了探索，将为优化晶体生长工艺、提升晶体性能提供理论指导。
器件制备及器件物理 | 基于Mg:Ag电极的透明倒置OLED器件

器件制备及器件物理 | 基于Mg:Ag电极的透明倒置OLED器件

摘要：透明OLED具有双面出光特性，其在抬头显示和可穿戴设备等领域具有广阔应用前景。本文首先设计了透明电极，通过降低薄膜膜厚并调控 Mg 在 Ag 中的掺杂比例提高透光率，发现膜厚为 14nm 且掺杂比例1：1时，电极的透过率为 60% ，在正置OLED器件中也展现最优的综合性能。然后，结合优化的Mg:Ag 透明电极，在倒置器件中，对空穴和电子传输层进行优化。最后，在倒置器件中,通过在 Mg:Ag 阴极外侧蒸镀BCP光取出层来进一步提高器件的性能。结果显示，采用 60nm 厚度且Bphen： Cs₂CO₃ 掺杂比例为1：1的N型电子注人层和 40nm 厚度的HAT-CN空穴注入层以及 50nmBCP 光取出层时，OLED器件启亮电压降至2.4V ，器件最大电流效率 43.1cd?A^-1 ，在 10mA?cm^-2 的电流密度驱动下，OLED器件两侧出光亮度分别为2237cd· m^-2 和 1844cd?m^-2 ，两侧发光强度比例为 45%:55% ，器件在 530nm 处透光率达到 82.0% 。
器件制备及器件物理 | 准二维钙钛矿相分布调控及其蓝光发光二极管

器件制备及器件物理 | 准二维钙钛矿相分布调控及其蓝光发光二极管

摘要：准二维钙钛矿因其多量子阱结构、优异的薄膜表面形貌和高发光量子效率而被用于构筑高效率的钙钛矿发光二极管(PeLEDs)，在显示和照明领域具有广阔的应用前景。由于准二维钙钛矿中大量小 n 相引起的非辐射复合，蓝光PeLED面临能量传递效率低和发射光谱不稳定等问题，其性能尚滞后于红、绿光器件。本文通过在空穴传输层中引入聚(4-苯乙烯磺酸钠)和氯化铯影响钙钛矿的成核和生长过程，调控其相分布，有效抑制了钙钛矿中的小 n 相组分，提高了能量传递效率，同时降低了陷阱态密度，非辐射复合被显著抑制。此外，氯离子扩散到钙钛矿层中通过离子交换调谐钙钛矿薄膜蓝光发射。优化后的蓝光PeLED器件发射光谱位于488nm ，最大亮度达到 2772cd/m² ，最大外量子效率为 4.9% 。该工作为实现高效且光谱稳定的蓝光PeLED提供了一种有效的方法。
器件制备及器件物理 | 漏电流对p型掺杂空穴注人层和有机发光二极管性能的影响

器件制备及器件物理 | 漏电流对p型掺杂空穴注人层和有机发光二极管性能的影响

摘要：采用p型掺杂层聚(3，4-乙烯二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT :: PSS)作为空穴注入层制备了有机发光二极管，考察了漏(电子)电流对PEDOT:PSS和器件性能的影响。研究发现,注入的电子可通过阴极在器件中扩散形成的分流通路进人PEDOT:PSS,将PEDOT阳离子还原为PEDOT中性分子，从而降低了PEDOT：PSS的电导率，导致器件在高驱动电压下出现电流密度和亮度饱和甚至下降的现象。增加发光层或电子阻挡层的厚度、采用表面较平整的电子阻挡层、使用n型掺杂电子传输层均有助于抑制阴极原子的扩散，减少分流通路的形成，从而降低漏电流，增加激子生成区宽度，提高器件性能稳定性。本研究为型有机发光二极管向高亮度应用(如电泵浦有机激光器和微型显示器)的发展提供了一些实用性见解。
器件制备及器件物理 | 基于聚集诱导发光材料为蓝光发射的磷光超薄层结构荧光/磷光混合型白光有机发光二极管

器件制备及器件物理 | 基于聚集诱导发光材料为蓝光发射的磷光超薄层结构荧光/磷光混合型白光有机发光二极管

摘要：研究了荧光/磷光混合型白光有机发光二极管(White organic light-emiting diodes,WOLEDs)的器件结构及其对激子利用率的影响，并且进一步分析了其内在机制。在所制备的WOLEDs中，其发光层是由一种在薄膜状态下具有高荧光量子效率的聚集诱导发光（Aggregation-induced emission,AIE)材料 TPB-PAC 和在TPB-PAC层中引人的黄光磷光 Ir(tptpy)₂(acac) 超薄层组成。研究发现，插入的磷光超薄层位置对器件性能具有很大的影响。最后，通过对磷光超薄层的优化，制备出高效率、低滚降双色荧光/磷光混合型WOLEDs,其最大外量子效率、功率效率和电流效率分别达到了 25.31%.85.80lm?W^-1 和 81.34cd?A^-1 ，在 1000cd?m^-2 亮度下的外量子效率为 23.19% ，色度坐标(CommissionInternationalede1'Eclairage,CIE)为(O.43,0.43），表现为标准的暖白光发射。
器件制备及器件物理 | 基于一维光子晶体纳米束的外腔激光器光电设计

器件制备及器件物理 | 基于一维光子晶体纳米束的外腔激光器光电设计

摘要：提出了一种具有一维光子晶体纳米束腔的波导型外腔半导体激光器，通过将反射式半导体光放大器与硅基纳米束腔进行对接耦合，实现了混合集成激光器。纳米束腔具有高品质因子、小模式体积和紧凑的尺寸，是构建窄线宽、可调谐外腔半导体激光器的核心无源器件。我们建立了针对纳米束腔的波导型外腔激光器综合仿真模型，优化了模斑转换器以实现反射式半导体光放大器和硅基单模线波导的高效耦合，并进一步讨论了模斑转换器插人损耗、外腔反射率对外腔激光器激射性能的影响。我们发现，改变纳米束腔所处环境折射率可以实现激光波长的高效调谐，调谐效率仿真值为 120nm/RIU 。所设计的外腔激光器的纳米束腔尺寸仅为0.7μm×20μm ，线宽仿真值为 30kHz 。
发光学应用及交叉前沿 | 基于 LiYbF₄ ： Er³⁺ 纳米晶的上转换荧光温度传感特性

发光学应用及交叉前沿 | 基于 LiYbF₄ ： Er³⁺ 纳米晶的上转换荧光温度传感特性

摘要：采用改进的水热法制备了不同 Er³⁺ 浓度掺杂的 LiYbF₄ 上转换纳米发光材料。对合成的纳米颗粒的微观形貌、晶型结构、上转换发射光谱和上转换荧光温度传感特性进行了系统表征和分析。SEM图结果表明，其颗粒尺寸随着 Er³⁺ 掺杂浓度不同而变化，为数百纳米至几微米。X射线衍射谱结果显示，随着 Er³⁺ 掺杂浓度的增加，XRD谱图的峰位基本保持不变，表明 Er³⁺ 的引入并没有显著改变 LiYbF₄ 的晶相。在 980nm 连续激光激发下，当Er掺杂摩尔分数为 0.05% 时其上转换荧光发射强度最大，上转换荧光的猝灭温度可达～600K_? 。进一步研究了这些高热稳定性的纳米颗粒在 298～623K 宽温度范围内的上转换荧光温度传感特性，结果证实，在298K时最大相对灵敏度 (S_r) 为 1.296%?K^-1 ，温度不确定度(8T)在测温范围内小于 3.1K ，在温度低于 573K 时8T<0.266K 。
发光学应用及交叉前沿 | 基于萘酰亚胺的 Z_n²⁺ 荧光探针构建及其在实际水样与生物成像中的应用

发光学应用及交叉前沿 | 基于萘酰亚胺的 Z_n²⁺ 荧光探针构建及其在实际水样与生物成像中的应用

摘要：以3-甲酰基-4-羟基-N-丁基-1,8-萘酰亚胺和4-氨基安替比林为原料经缩合反应制备新型荧光探针NAM。其结构经高分辨率质谱(HR-MS)和核磁共振谱确证。实验表明，探针NAM可通过荧光信号由黄色向绿色转变，完成对 Zn²⁺ 的高选择性响应。NAM识别 Zn²⁺ 的检测限为 3.67×10^-8mol/L(3σ/k) 。利用Job’s-plot和HR-MS提出了探针NAM识别 Zn²⁺ 的响应机制。基于智能手机识别技术，探针试纸实现了实际水样中痕量 Zn²⁺ 的快速可视化检测。另外，NAM探针因具有低生物毒性及对 Zn²⁺ 的高灵敏识别特性，已成功应用于细胞中外源性 Zn²⁺ 的共聚焦成像研究。
发光学应用及交叉前沿 | 次氯酸/联氨响应荧光探针构建及应用

发光学应用及交叉前沿 | 次氯酸/联氨响应荧光探针构建及应用

摘要：联氨 (N₂H₄) 与次氯酸根离子(CIO)作为高活性化学物质，在工业领域应用广泛。但过量使用会严重威胁环境、生态及人类健康。为评估 N₂H₄ 和CIO引发的环境及食品危害，亟需高效方法实现其快速精准检测。本文报道了一种新型双响应比色/荧光探针5-((6-(二甲氨基)萘-2-基)亚甲基)-1,3-二乙基-2-硫代二氢嘧啶-4,6(1H,5H)-二酮(NSE)，可检测环境、食物和生物样本中的 N₂H₄ 与 ClO^- 。该探针对二者显示出荧光开启响应、低检测限 (N₂H₄:12nmol/L;ClO^-;21.2nmol/L) 及短响应时间。实际应用中，NSE被用于检测多种样品中的 N₂H₄ 与ClO^- 。负载NSE的便携式检测工具(棉签、测试条和棉线图案)能直观地、实时检测追踪 N₂H₄ 与 ClO^- 。此外，NSE还可对细胞、拟南芥根部及洋葱表皮细胞中的 N₂H₄ 与ClO-成像，为监测环境、食物及生物样本中的 N₂H₄ 与CIO-提供了前景良好的工具。

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