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发光学报

发光学报

2025年05期

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封面文章 | ZnO 量子点多重混合自陷域激子发光与应用

封面文章 | ZnO 量子点多重混合自陷域激子发光与应用

摘要：氧化锌（ ΔZ_nO ）可见光区的荧光发射具有漫长且复杂的发展历程。在过去的研究中，研究者们将可见光区的发射归因于杂质或结构缺陷（如氧空位、锌空位、锌间隙、表面态）的存在，仍然存在一定的分歧。对于结晶性良好、高发光效率的 ZnO 量子点，将其在可见光区的发射机理归结于缺陷模型是矛盾的。本文提出了ZnO 量子点的多重混合自陷域激子发射模型，并制备了具有明亮的单重态/三重态混合自陷域激子发光的 ZnO 量子点，其发光范围覆盖了 400～700nm 。单重态激子和三重态激子发射的光致发光量子产率（PLQY）分别为45.56% 和 22.44% 。得益于良好的透明性和明亮的三重态激子，我们探究了 ZnO 量子点在可见光区的X 射线探测成像。其中， ZnO 量子点闪烁体薄膜的X 射线最低检测限低至 64.89nGy/s ，低于X 射线医学成像所需标准剂量。该工作提出了 ZnO 量子点在可见光区的发光新模型，实现了基于 ZnO 量子点的新型透明闪烁体，并展示了其在X 射线探测成像应用中的潜力。
特邀报告 | 氧化锌基忆阻器件研究进展

特邀报告 | 氧化锌基忆阻器件研究进展

摘要：忆阻器因其具有结构简单、可集成密度高、运行功耗低等优势，在高效信息存储处理、类脑突触功能模拟等领域有着良好的应用前景。氧化锌材料具有制备工艺简单、室温激子稳定性优异、生物相容性良好等优点，是发展高性能忆阻器件的理想材料之一。本文综述了近年来氧化锌基忆阻器件的研究进展，包括氧化锌基忆阻器件的阻变特性与运行机制、突触认知功能模拟、相关神经形态功能及应用。首先，介绍了氧化锌基忆阻器件的阻变特性及其运行机制，包括电信号和光信号调制的阻变行为；在此基础上，依据不同的阻变特性依次介绍了基于忆阻器实现的突触器件认知功能模拟，包括突触可塑性和进阶学习法则模拟；进一步介绍了忆阻器件在神经形态计算方面的应用，包括逻辑运算、模式识别和多模式感存算一体化功能；最后，总结氧化锌基忆阻器件现阶段面临的挑战，并对未来发展趋势进行了展望。
特邀报告 | 单晶钙钛矿直接型X 射线探测器性能优化策略

特邀报告 | 单晶钙钛矿直接型X 射线探测器性能优化策略

摘要： X 射线探测在医疗诊断、安防安检、工业无损探伤等领域应用广泛。近年来，金属卤化物钙钛矿X 射线探测器因其高灵敏度、低探测限、低成本等优势备受关注。相比于多晶钙钛矿薄膜，单晶钙钛矿因无晶界而具有更低的缺陷态密度、更高的载流子迁移率-寿命乘积、更优异的均匀性和稳定性，因而有利于提高X 射线探测器的性能。本文首先从X 射线探测的基本原理和关键性能评价指标出发，阐述了单晶钙钛矿用于直接型X射线探测的优势，进而综述了单晶钙钛矿直接型X 射线探测与成像的研究进展。系统分析了单晶钙钛矿的结晶质量优化、材料组分调控以及器件结构设计对X 射线探测性能的提升机制。最后，讨论了单晶钙钛矿X 射线探测器面临的技术挑战和潜在解决方案，并对该研究领域的发展趋势进行了展望。
特邀报告 | 宽禁带半导体X 射线探测器研究进展

特邀报告 | 宽禁带半导体X 射线探测器研究进展

摘要：高性能半导体X 射线探测器应具备低检测限、低暗电流、高灵敏度、快速响应、强抗辐照性能等特点。碳化硅、氮化镓、金刚石、氧化镓和氧化锌等宽禁带半导体因具有宽禁带宽度、高电子迁移率、高击穿场强、高饱和载流子漂移速度、大离位能等特性，在X射线探测中展现出优异性能，符合高性能半导体X射线探测器的特点要求，成为极具前景的X射线探测器。本文介绍了碳化硅、氮化镓、金刚石、氧化镓和氧化锌等宽禁带半导体材料特性、制备技术和X射线探测器研究的最新进展，为医学成像、工业检测和太空探索等未来研究方向和潜在应用提供了参考。
特邀报告 | 药物碳点的分类、性质及生物医用

特邀报告 | 药物碳点的分类、性质及生物医用

摘要：碳点是一种具有低毒性、优异的光学性能、稳定性好、杰出的生物相容性的纳米材料，然而部分药物存在水溶性差以及导致机体产生不良反应的问题，影响人们的生活。因此，基于药物为前驱体合成的碳点保留了药物的药效基团、提高了药物溶解性和生物安全性、抑制高浓度下药物产生的毒副作用等优势，引起了研究学者们强烈的兴趣。本文主要总结了药物碳点的现状和应用前景，从药物碳点前驱体的种类、药物碳点的性能、生物医用研究进展以及未来的展望进行了探讨。
特邀报告 | 基于二氧杂环丁烷中间体的余辉发光材料构建与生物成像研究进展

特邀报告 | 基于二氧杂环丁烷中间体的余辉发光材料构建与生物成像研究进展

摘要：余辉成像技术规避了生物组织自体荧光干扰，拥有超高成像信噪比，在生物医学成像领域显示出巨大的应用前景。利用二氧杂环丁烷高能中间体的生成和分解可实现对光能的储存和释放，因此能够被单线态氧氧化生成二氧杂环丁烷中间体的余辉材料，能获得长持续发光。基于二氧杂环丁烷中间体的余辉发光材料具有良好的生物相容性和结构多样性，可通过结构修饰延长余辉发射范围、增强余辉强度，实现更精准的余辉成像。本综述总结了基于二氧杂环丁烷中间体的余辉材料的发光机理和构建策略，介绍了多组分和单分子余辉材料的设计策略并详细论述了已报道的余辉底物及其发光机理。此外，分类探讨了余辉纳米探针的设计策略及其在疾病诊断、生物传感和成像等领域的最新进展，最后分析了该类材料在临床转化中面临的挑战和未来的发展前景。
特邀综述 | 光门控效应调控光电探测器响应特性研究进展

特邀综述 | 光门控效应调控光电探测器响应特性研究进展

摘要：光电探测器的性能包括光吸收效率、灵敏度和准确度等多种参数，涉及光伏效应、光电导效应、热释电效应、光热电效应和光门控效应等多方面光-电转换效应。光门控效应指的是光照射后，光敏材料中部分光生载流子被陷阱捕捉并进入陷阱态，从而影响光电探测器导电通道中载流子的传输特性。本文综述了光门控效应及其在提升光电探测器性能中的应用。首先，介绍了光门控效应的基本原理，然后探讨了其对光电探测器性能的影响，涵盖增益与带宽、响应度与响应时间以及转移特性曲线等方面。光门控效应在光电探测器中主要通过控制光信号输出电信号，从而提高探测器对弱光信号的灵敏度、动态范围和信噪比。特别地，本文重点讨论了光门控效应在低维光电探测器中的应用，包括纳米线、石墨烯和其他二维材料。最后，探讨了光门控效应在提升钙钛矿光电探测器中的重要作用，并展望了未来的研究方向。
Mini综述 | 超快闪烁晶体 Cs₂ZnCl₄ 研究进展

Mini综述 | 超快闪烁晶体 Cs₂ZnCl₄ 研究进展

摘要：下一代高能物理实验与飞行时间正电子发射断层扫描成像对闪烁体提出了更快衰减时间的要求，以满足更高辐射探测精度的需求，要求闪烁体具有纳秒（ns）甚至皮秒（ps）量级的超快衰减时间。 Cs₂ZnCl₄ 晶体具有衰减快、无慢成分发光、熔点低、不易潮解以及发光光谱与光电倍增管匹配较好等优势，近年来作为一种交叉发光的超快闪烁体受到越来越多的关注。本文围绕发光机制、物化特性、晶体生长、闪烁性能等方面，较为全面地回顾了 Cs₂ZnCl₄ 晶体的研究历史与进展，重点介绍了 Cs₂ZnCl₄ 的光学与闪烁性能，总结和展望了 Cs₂ZnCl₄ 晶体作为一种独特超快闪烁体的应用潜力。
本期荐读 | 二维 NiTe2 制备及其在 1.5/2μm 锁模光纤激光器中的应用

本期荐读 | 二维 NiTe2 制备及其在 1.5/2μm 锁模光纤激光器中的应用

摘要： NiTe2 作为一种典型的过渡金属二硫化物（TMD），具有超快的光响应、高的载流子迁移率和良好的环境稳定性，在能源、生物医学、光电子器件等领域具有广阔的应用前景。目前，有关 NiTe2 在超快光子学中应用的研究报道很少。本文采用化学气相沉积（CVD）制备了 NiTe2 ，并将其与锥形光纤相结合集成到掺铒光纤激光器（EDFL）和掺铥光纤激光器（TDFL）中获得锁模激光输出。锁模 EDFL
材料合成及性能 | 人工微纳结构增强光致发光研究进展

材料合成及性能 | 人工微纳结构增强光致发光研究进展

摘要：近年来，随着微纳加工技术取得突破性进展，人工微纳结构因其独特的电磁响应特性与灵活的调控能力，已然成为国内外的研究热点。这类新型功能材料在光场调控、光电探测、生物传感和能源转换等诸多领域展现出巨大的应用潜力，相关研究已取得一系列重要进展。本文对人工微纳结构增强光致发光领域的最新研究进展进行了系统梳理。首先，简要概述了等离激元共振理论及其应用，着重阐释了光致发光的特征参数和调控机制；随后，详细介绍了基于人工微纳结构增强光致发光和提升光电功能器件性能的典型应用，涵盖了金属纳米粒子、等离子体薄膜、光子晶体/谐振腔、微纳光栅/阵列以及超构表面等多种微纳结构；最后，对目前人工微纳结构面临的问题及其未来发展方向进行了总结与展望。
材料合成及性能 | 热塑性聚氨酯衬底表面改性及其在柔性OLED 中的应用

材料合成及性能 | 热塑性聚氨酯衬底表面改性及其在柔性OLED 中的应用

摘要：柔性OLED 的发展依赖高性能柔性衬底的支持。热塑性聚氨酯（TPU）是一种兼具柔韧性和高强度的高分子材料，因其软链段与硬链段交替排列的结构，展现出应用于柔性OLED 衬底的潜力。然而，商用TPU 表面常存在微观不平整，这对高精度柔性OLED 的制造会造成不利影响，可能导致光学和电性能下降。为解决这一问题，本研究通过溶液加工在TPU 表面沉积聚（3，4-乙二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT : PSS）涂层以改善表面质量。结果显示，PEDOT : PSS 涂层将TPU 表面粗糙度从 7.05nm 显著降低至 2.19nm ，提高了后续功能涂层（如发光层和电极层）的沉积均匀性。基于修饰后的TPU 衬底，成功制备了顶发射和底发射柔性OLED，最高外量子效率分别达 16.0% 和 15.2% ，并表现出优异的柔性显示性能。本研究为TPU 在柔性OLED 及其他柔性电子器件中的应用提供了新思路和支持，具有重要前景。
材料合成及性能 | 基于螺 -9,9^′ -氧杂蒽芴碳基螺环化合物的简易合成、结构及其光电性质

材料合成及性能 | 基于螺 -9,9^′ -氧杂蒽芴碳基螺环化合物的简易合成、结构及其光电性质

摘要：以苯甲酰氯与螺 -9,9^′ -氧杂蒽芴为原料，无水三氯化铝作为催化剂，通过傅克反应简易合成 2^′. -（苯甲酰基）-螺-9， 9^′ -氧杂蒽芴（ ΔSFXBz ）。其晶体结构表明，构建螺环羰基化合物的三维空间结构可有效抑制分子间作用。其热分解温度 T_d 为 314^°C ，相较于螺-9，9′-氧杂蒽芴（SFX）的 T_d(258^°C) ）和苯砜功能化的 SFX(PSSFX,2^′. -苯磺酰基-螺 -9,9^′ -氧杂蒽芴， T_d:222'C ）其热稳定性有了显著提高，这表明引入刚性的苯甲酰基可有效改善SFX 的热稳定性。差示扫描量热曲线结果表明 SFXBz 在 40～220°C 没有发生相转变且熔点高达 202°C ，由此可见该化合物具有高的热稳定性和稳定的无定形态。通过DFT 计算可知 SFXBz 的 HOMO 和 LUMO 轨道相互分离，能级分别为 -5.82eV 和 -1.58eV ，其相互分离的HOMO 和LUMO 轨道表明该化合物具有双极性特征。通过循环伏安法测得 SFXBz 的 HOMO 和 LUMO 能级分别为 -6.22eV 和 -1.97eV ，其较深的HOMO 能级有利于阻挡空穴的注入和传输。紫外吸收光谱表明该化合物的主要吸收峰分别为 229nm、273nm、299nm、309nm 和348nm ，荧光光谱表明其最大发射峰为 374nm 。通过低温磷光光谱可得到其三线态能级为 2.55eV ，高于经典红、绿色磷光客体材料乙酰乙酸双（2-苯基喹啉）铱 (Ir(pq)₂acac) ）和三（2-苯基吡啶）合铱 (Ir(PPy)₃) ）的三线态能级 2.10eV 和 2.42eV ，这表明该化合物作为主体材料可用于制备作红、绿色磷光器件。
材料合成及性能 | CeO /Pd/Carbon 复合催化剂制备及其光热协同催化CO 氧化性能研究

材料合成及性能 | CeO /Pd/Carbon 复合催化剂制备及其光热协同催化CO 氧化性能研究

摘要：传统热催化过程存在能耗较大以及活化能较高的科学问题，而光热协同催化是一种非常优异的解决手段。本文以碳纳米球为热源，Pd 纳米颗粒为活性位点，半导体材料 CeO₂ 为光催化剂及氧活化位点，采用液相还原法、浸渍法以及氨基酸诱导法合成了 CeO₂/Pd/Carbon （记为PCC）光热催化剂，构建了光热协同催化反应体系。该催化反应体系具有全光谱吸收和优异光热转化能力，可以将光能转化为热能，实现对活性位点的原位加热，提高活性位点温度和反应位能；同时，其具有较优异的电荷与空穴的分离效率，可以实现对氧分子的活化，降低反应活化能，促进反应的进行。在光照强度为 400mW?cm^-2 的条件下，其在炉温为 72^°C 时，即可实现CO 的完全转化。本工作为不同体系的光热催化剂的设计提供了一定的参考和思路。
器件制备及器件物理 | 基于光谱转换的日盲紫外光探测研究进展

器件制备及器件物理 | 基于光谱转换的日盲紫外光探测研究进展

摘要：日盲紫外波段因其独特的低背景噪声、高局域保密性及强抗干扰性，在特种通信领域具有广泛的应用。然而，现有硅基探测器对日盲紫外光探测效率低、响应度差的问题制约了其发展。基于光谱转换的日盲紫外光探测技术克服了直接探测技术中的诸多限制，具有低成本、高稳定性、高兼容性、工艺成熟等优势，成为日盲紫外光探测领域的重要研究方向之一。本文综述了基于光谱转换的日盲紫外光探测研究进展。首先，阐释了光谱转换日盲紫外光探测器的应用及分类；其次，总结了近年来在日盲紫外成像和日盲紫外光通信领域的高效率探测方案及研究进展；最后，对基于光谱转换的日盲紫外光探测技术的未来发展趋势进行了展望。
器件制备及器件物理 | 高功率 2.3μm 掺铥氟碲酸盐玻璃光纤激光器设计

器件制备及器件物理 | 高功率 2.3μm 掺铥氟碲酸盐玻璃光纤激光器设计

摘要：利用铥离子掺杂氟碲酸盐玻璃光纤作为增益介质，采用 1 400/1 570nm 双波长激光作为泵浦源，建立了2.3μm 光纤激光器理论模型。通过数值求解，系统研究了增益光纤长度、损耗、泵浦光功率等对 2.3μm 激光性能参数的影响。仿真结果表明，当掺铥氟碲酸盐玻璃光纤长度为 2.3m,1400nm 泵浦光功率为 30W.1570nm 泵浦光功率为 2.4W 时，获得的 2.3μm 激光功率可达 14.7W ，相应的转换效率为 45.37% 。该研究可为研制高功率 2.3μm 掺铥光纤激光器提供理论指导。

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封面文章 | ZnO 量子点多重混合自陷域激子发光与应用

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特邀报告 | 氧化锌基忆阻器件研究进展

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特邀报告 | 单晶钙钛矿直接型X 射线探测器性能优化策略

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