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发光学报

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2025年08期

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封面文章 | 掺锑杂化氯化物单晶的高效稳定宽带发光与全光谱LED应用

封面文章 | 掺锑杂化氯化物单晶的高效稳定宽带发光与全光谱LED应用

摘要：近年来,全光谱发光二极管因连续的光谱分布和优异的显色能力而备受关注。本研究通过反溶剂法制备了具有零维结构的 DMA₄InCl₇:Sb³⁺(DMA=C₂H₈N) 单晶；在 343nm 紫外光激发下，该晶体以 620nm 为中心呈现宽带橙黄光发射，量子效率达 95.2% ，半峰宽 148nm 。密度泛函理论计算表明， Sb³⁺ 掺杂有效地改善了基质的能带结构；光谱表征证实宽带发射源于 SbCl₆ -三重态自俘获激子发射；变温光谱表明，该晶体在150℃时仍保持 81.2% 的室温发射强度，发光热稳定性高。基于其优异的发光性能，我们成功构建了显色指数为94.9的全光谱发光二极管器件，为设计高效宽带发射、低热猝灭的杂化金属卤化物发光材料提供了参考。
特邀报告 | 力致发光材料的发光机理及生物医学应用研究进展

特邀报告 | 力致发光材料的发光机理及生物医学应用研究进展

摘要：力致发光现象自发现以来，经过几十年的发展，已广泛应用于传感、防伪及结构检测等多个领域。然而,力致发光材料在生物医学领域的应用仍处于初期阶段，相关的研究报道相对较少。本文首先介绍了前沿力致发光材料合成策略，并系统阐述了几种典型的力致发光机理，重点讨论了陷阱控制型力致发光，同时也介绍了近年来发展起来的基于化学发光和生物发光的新型力致发光模型。随后，全面探讨了力致发光材料在生物医学中的应用,包括生物传感、近红外生物成像、光遗传学神经调控和疾病治疗等方面。最后分析了力致发光材料在生物医学应用中所面临的主要挑战，并展望了未来的研究方向。
特邀综述 | 莫尔超晶格中的转角光子学研究进展

特邀综述 | 莫尔超晶格中的转角光子学研究进展

摘要：莫尔超晶格在二维范德华异质结构中展现出丰富的物理现象，极大地拓展了转角光子学(Twistoptics）的研究领域。通过精确调控层间扭转角，莫尔超晶格可以形成独特的电子、激子及光学特性，例如能带展平、强关联态、拓扑态及手性光学响应。这些特性为新型光电器件、单光子源、激子激光器及量子计算平台的开发提供了新的可能性。本综述系统回顾了莫尔超晶格中的转角光子学，包括其制备方法、激子行为、非线性光学效应、纳米光谱表征及电场调控等方面的最新进展,并探讨了其在未来光电子学与量子技术中的应用前景。
本期荐读 | 钙钛矿纳米线无模板定向成膜及其线偏振发光研究

本期荐读 | 钙钛矿纳米线无模板定向成膜及其线偏振发光研究

摘要：钙钛矿纳米线因具有本征线偏振发光特性而被广泛关注。然而，如果在成膜过程中没有模板辅助，钙钛矿纳米线难以获得均一取向，从而限制其线偏振发光应用前景。本工作结合钙钛矿纳米线在悬浮液中的聚集结构调控，以及适配大面积成膜的刮涂工艺，解决了钙钛矿纳米线无模板定向成膜难题。通过悬浮液浓度和刮涂剪切力优化，钙钛矿纳米线薄膜无需引入额外模板即可呈现出 66.7% 的光致发光偏振度 .27.5% 的电致发光偏振度。这一研究为高性能线偏振发光器件的大面积、低成本制备提供了新思路。
材料合成及性能 | 二维稀土材料的合成方法

材料合成及性能 | 二维稀土材料的合成方法

摘要：近年来，二维稀土材料因同时具有二维材料和稀土材料的特性而迅速成为科学研究的前沿和热点。为了实现二维稀土材料在光、电、磁领域中的应用，其合成至关重要。本文总结了合成二维稀土材料的方法。其中，化学气相沉积法(CVD)是常用方法之一，通过盐辅助CVD能合成二元（如和三元(EuOCl、LaOCl、 Er₂O₂S 等)二维稀土化合物;机械剥离法常用于合成二维稀土氧卤化物和碲化物;镀膜法包含分子束外延法、热沉积法等多种，可合成 GdSi₂?EuGe₂?SmSe 等。最后，本文对二维稀土材料的大面积合成进行了展望。
材料合成及性能 | 通过壳层掺杂工程改善 CuInS₂/ZnS 近红外量子点发光二极管性能

材料合成及性能 | 通过壳层掺杂工程改善 CuInS₂/ZnS 近红外量子点发光二极管性能

摘要：近红外铜铟硫(CIS)基量子点(QDs)因不含有重金属元素，在生物相容性和环境友好性上显著优于传统近红外镉基(CdSe)及铅基(PbS)量子点，但其荧光量子产率(PLQY)低和稳定性差限制了其实际应用。包覆ZnS壳层可提升CISQDs的PLQY和稳定性，但是 CIS/ZnSQDs 的光致发光(PL)峰位相对本征CISQDs存在较大蓝移；而且 CIS/ZnS 核壳结构因界面合金化导致其电致发光器件(QLED)的电致发光(EL)峰位相较于PL峰位显著蓝移。本研究结合降低 CIS/ZnSQDs 的PL相对CISQDs蓝移的严格壳层结构的合成方法，提出壳层掺杂Al的方法。通过掺入 50%Al/Zn 量比的异丙醇铝 (Al(IPA)₃) ，我们成功构筑了CIS/Al-ZnS(CIS/AZS)严格核壳结构量子点，降低了QLED器件EL相对PL的蓝移，平衡了载流子注入。实验表明,CIS/AZSQLED的EL峰位蓝移量降至 7nm(963nm 处发光），最大外量子效率达 2.61% ，器件寿命提升 80% 。本研究为解决 CIS/ZnS 体系的EL相对PL蓝移问题提供了解决方案，使器件保留了更有价值的近红外区域发光。
材料合成及性能 | 八面体和四面体双格位发射 Cr³⁺ 掺杂莫来石结构近红外荧光粉

材料合成及性能 | 八面体和四面体双格位发射 Cr³⁺ 掺杂莫来石结构近红外荧光粉

摘要：近红外荧光粉是实现高效荧光转换型LED(pc-LED)光源的关键材料,然而，开发具有较长发射波长、较宽发射带宽且光谱易于调节的近红外荧光粉仍然是重要挑战。本研究通过高温固相法合成了一系列 Cr³⁺ 掺杂的具有固溶性质的铝/硅莫来石荧光粉，揭示了 Cr³⁺ 在八面体[ CrO₆] 和四面体 CrO₄. 格位的发光特性，并通过浓度调控实现了光谱位移与展宽。通过调节铝/硅的比例,可实现光谱的调控。进一步调节 Cr³⁺ 掺杂浓度，观察到八面体发光因激活离子间交换相互作用发生浓度猝灭，导致光谱随掺杂浓度增加显著红移( 。在 405nm 激发下，优化后的1.6/1-mullite: Cr³⁺ 样品发射光谱涵盖了 695～950nm 范围，其半高宽(FWHM)达到 190nm ,该发射来源于 Cr³⁺ 在八面体中间晶体场 (D_q/B=2.3) 下的 ⁴T_2g?⁴A₂ 及 ²E_g?⁴A_2g 跃迁，以及 Cr³⁺ 在四面体弱晶体场 (D_q/B=1.02) 中的 ⁴T_2g?⁴T_1g 跃迁。此外，该荧光粉在 423K 下仍保持 63% 的室温发光强度，其发光内量子产率和外量子产率分别达到 53% 和 24% ，表明该材料是一种有应用潜力的宽带近红外荧光粉。
材料合成及性能 | Ca3Ga4O9 :Tb³+, Eu3+ 荧光粉的制备与光色调控

材料合成及性能 | Ca3Ga4O9 :Tb³+, Eu3+ 荧光粉的制备与光色调控

摘要：光色可调荧光粉在健康照明、荧光防伪、光学测温等领域具有重要应用价值。本文以蓝绿可调的Ca₃Ga₄O₉ :Tb荧光粉为基础，设计掺入能发射红光的 Eu³⁺ ，合成了系列荧光粉， xEu³⁺ ，实现了从绿光到红光的连续光色调节。随着 Eu³⁺ 的掺杂浓度从 x=0.01 增加到 x=0.09 Tb³⁺?Eu³⁺ 的能量传递效率从 20% 升高到 90.8% ，色温从 6083K 降低至 1750K 。计算结果和能级分析结果表明，的能量传递是由于偶极子-偶极子相互作用和交叉弛豫过程引起的。 Ca_2.96Ga₄O₉:0.02Tb³⁺,0.02Eu³⁺ 荧光粉在温度达到 398K 时， Tb³⁺ 和 Eu³⁺ 的发光强度分别保持在 298K 时的发光强度的 46.6% 和 49.8% ，两种激活剂离子的热稳定性接近。本工作研究结果对于开发新型紫外激发光色可调的荧光粉具有一定的指导和借鉴意义。
材料合成及性能 | 新型硼酸盐 Sr₂Sc₂B₄O₁₁ ： Cr³⁺ 近红外荧光粉的发光性能

材料合成及性能 | 新型硼酸盐 Sr₂Sc₂B₄O₁₁ ： Cr³⁺ 近红外荧光粉的发光性能

摘要：近红外荧光粉转换发光二极管(pc-LED)在夜视、无损检测和生物成像等领域表现出极高的应用价值。当前，开发具有宽发射范围、高效率和强稳定性的近红外荧光粉成为了研究热点。本文采用高温固相反应合成了 Cr³⁺ 掺杂的硼酸盐类 Sr₂Sc₂B₄O₁₁ Cr³⁺ （缩写为粉末样品，并通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对样品的物相、颗粒大小与形貌、元素分布等进行了系统分析。进一步，通过漫反射光谱、激发光谱、稳/瞬态发射光谱等对SSBO: Cr³⁺ 荧光粉的光谱学特性进行了细致研究。样品在蓝光\~475nm 有高效吸收，受激发后可发射峰值位于 785nm 的宽带近红外光谱，范围为 650～1050nm ，峰值为 785nm 具有半高宽约 104nm 。另一方面，在热稳定性研究中， _{SSB0:0.03Cr³⁺} 荧光粉在373K的发射强度保持为室温时的 67% 。最终，将 5SBO:0.03Cr³⁺ 荧光粉与 480nm 蓝光LED芯片结合制备了pc-LED，实现了其在无损检测和生物成像方面的应用。
材料合成及性能 | LaSc O₃ ： Y6³⁺/Er³⁺ 的上转换发光性质及光学测温性能

材料合成及性能 | LaSc O₃ ： Y6³⁺/Er³⁺ 的上转换发光性质及光学测温性能

摘要：近年来，准确、稳定且具有较高灵敏度的荧光强度比型非接触式光学温度计已成为科学研究的热点问题。本文选用了声子能量较低且物理化学性质稳定的氧化物 LaScO₃ 作为基质材料，在其中掺入稀土离子 Yb³⁺ 和 Er³⁺ ，并使用高温固相法进行合成。结果表明，在 LaScO₃ ： Yb³⁺/Er³⁺ 材料中，基于 Er³⁺ ²H_11/2/⁴S_3/2 的热耦合能级可实现较为精准的光学测温，其测温的绝对灵敏度、相对灵敏度及分辨率最佳值可分别达到 0.84%?K^-1,1.17% K^-1 和0.12K，优于大多数同类型温度计的相应数值。同时，材料在298\~573K温度区间内表现出较好的测温重复性。另外，本文还详细讨论了 LaScO₃ ：Yb/Er材料中的能量传递机理。所有数据均表明，LaScO₃ ：Yb/Er是一种具有较高灵敏度的光学温度计。
器件制备及器件物理 | 2μm 固体激光器多维度调控研究进展

器件制备及器件物理 | 2μm 固体激光器多维度调控研究进展

摘要：激光因在时域、频域、空间和相位等多个维度的物理特性具有重要科学研究和应用价值。尤其是 Tm³⁺ /Ho³⁺ 掺杂的 2μm 固体激光具有宽带宽、高增益、模式灵活选择以及波长可被大气分子吸收等特点，在光电对抗、医疗诊断、新波段通信和阿秒光源等领域有着重要的应用前景。本文针对 2μm 波段超快固体激光研究现状,梳理和分析了该波段固体超快激光多维度调控方面的研究历程、理论基础、技术进展和应用现状，并进一步展望了人工智能驱动下的中红外激光多维度调控的发展前景。本文将为中红外新体制超快激光的波长扩展和空间维度扩展等新兴研究提供参照。
器件制备及器件物理 | 电热耦合作用下Mini/Micro-LED三基色色品坐标变化规律研究

器件制备及器件物理 | 电热耦合作用下Mini/Micro-LED三基色色品坐标变化规律研究

摘要：微型发光二极管(Mini/Micro-light emiting diode，Mini/Micro-LED)显示技术应用场景不断扩展,使其常工作于很宽的温区和电流密度范围。然而，环境温度和工作电流的变化都将不可避免地引起LED发光特性发生变化，从而导致三基色色品坐标偏移、色域发生改变，严重影响显示器件的显色性能。本文通过系统分析红绿蓝（Red-Green-Blue，RGB)三色Mini/Micro-LED在不同温度和注入电流密度下发光特性的变化规律，深入探讨了电热耦合作用下Mini/Micro-LED三基色色品坐标变化规律，及由其构成的显示器数字电影倡导-协议3（Digital Cinema Initiatives-Protocol3,DCI-P3)色域覆盖率变化趋势。研究发现,温度升高使得三色LED色品坐标同步偏移，色域覆盖率仅略微减小；而注入电流密度增大则导致色域覆盖率大幅下降，最高降幅可达 15% ○表明注入电流密度对LED色域的负面影响比环境温度更为严重。因此，在Mini/Micro-LED显示技术研发过程中,除了关注LED显示屏的热管理以降低环境温度因素对色彩性能的影响，还需重点优化电流调控策略，对电流密度变化引入动态色域补偿算法，以提升显示效果。
发光学应用及交叉前沿 | 联苯基席夫碱化合物聚集诱导发光特性及潜指纹成像

发光学应用及交叉前沿 | 联苯基席夫碱化合物聚集诱导发光特性及潜指纹成像

摘要：为了探究联苯基席夫碱化合物的光学性能及其实际应用，设计并合成了两种以 ^4,4′ 二溴联苯-2，2'-二胺为分子骨架，分别在 ^4,4′ 号位延长 π 共轭体系 ?2,2^′ -号位引入侧基的两种席夫碱化合物 3,3^′′-(4,4^′′ -双（二苯胺基） ?[1,1^′:4^′,1^′′:4^′′,1^′′ -四联苯基」 ?2^′′,3^′ -二基)双（氮杂烯基)双（亚甲基）双（ [1,1^′ -联苯基]-4-醇）（LFP-1)和 3,3^′′ C [1,1^′:4^′,1^′′:4^′′,1^′′ -四联苯基］ ?2^′′,3^′ -二基)双(氮杂烯基)双(亚甲基)双( [1,1^′ -联苯基]-4-醇）(LFP-2)。光学性能测试表明，两种化合物在二甲亚砜和水的混合溶剂中都显示激发态分子内质子转移和聚集诱导发光特性。此外，两种化合物都能使刀片、锡纸和不锈钢三种材质上的潜指纹成像，并能清晰地识别出指纹的一级、二级和三级特征细节，这将为潜指纹可视化材料的设计奠定基础。
发光学应用及交叉前沿 | 基于无定形 WO₃ 薄膜的四模态双波段电致变色性质

发光学应用及交叉前沿 | 基于无定形 WO₃ 薄膜的四模态双波段电致变色性质

摘要： WO₃ 是一种优异的双波段电致变色材料，可在电压作用下实现对可见光和近红外光的选择性调控。但受离子嵌入深度和极化子跃迁机制的影响，通常仅能实现“亮冷暗”三种光学调控模式。本文制备的无定形WO₃ 薄膜通过调控退火温度及驱动电压，成功实现"亮、暗、冷、暖"四种光学调控模式。在可见和近红外波段的最大光学对比度为 77.4% 和 82.2% ，平均响应时间为 11.7s XPS及原位光谱分析显示， W³⁺ 及金属W的局域态形成是“暖"模式产生的关键机制，但深层离子捕获效应和过大电位超出材料的稳定范围，导致该模式性能不佳。本研究突破传统双波段器件的多模态调控瓶颈，揭示极化子-离子协同作用机制，为开发高可逆性四模态器件提供了理论指导，并对建筑节能等应用具有重要参考价值。
发光学应用及交叉前沿 | 硅基碳点/PVA复合材料中光热效应对形状记忆性能增强机制研究

发光学应用及交叉前沿 | 硅基碳点/PVA复合材料中光热效应对形状记忆性能增强机制研究

摘要：形状记忆材料作为一类能够在外界刺激下恢复至初始状态的智能材料，在柔性电子、智能包装和生物医学等新兴领域展现出极大潜力。然而，传统聚乙烯醇(PVA)材料在水中形状恢复效率受到极大限制。本文报道了一种基于PVA/碳点复合体系的新型光响应形状记忆材料。将碳点与PVA复合，在水介质中展现出相较于纯PVA更优异的形状恢复性能。研究表明，碳点与PVA之间形成的氢键是提升形状记忆效应的重要因素，而碳点中硅元素的引人使得复合材料的形状恢复速度显著提升，相较于纯PVA提升了3倍左右。这源于碳点的硅元素掺杂显著增强了该复合材料的光热转换效率，在光照条件下能将更多太阳光光能转化为热能，从而加速分子链段运动而实现快速形变恢复。基于该材料优异的可控形变性能及水响应特性，本研究为开发高效光-热-水多重响应型智能材料提供了新思路。
发光学应用及交叉前沿 | 基于香豆素 ⋅Cd²⁺ 配合物的 Cu²⁺ 荧光探针构建及其应用

发光学应用及交叉前沿 | 基于香豆素 ⋅Cd²⁺ 配合物的 Cu²⁺ 荧光探针构建及其应用

摘要：以香豆素醛和芘腙为原料经缩合反应合成了配体ABX，它分别对 Cd²⁺ 和 Cu²⁺ 有着完全不同的紫外和荧光响应。竞争实验表明，若有 Cu²⁺ 的存在则会对探针识别 Cd²⁺ 造成干扰， Cu²⁺ 会与ABX-Cd发生置换反应生成更为稳定的ABX- ?Cu²⁺ 配合物。因此，着重考察了ABX与 Cd²⁺ 络合生成的ABX- ?Cd²⁺ 对 Cu²⁺ 的识别性能。结果表明，探针ABX ?Cd²⁺ 可高选择、高灵敏度识别 Cu²⁺ ，荧光响应效率可由ABX直接识别 Cu²⁺ 的 68.71% 显著提升至 96.25% 。紫外光下负载探针ABX- .Cd²⁺ 的“试纸”呈橙红色，再浸入不同浓度的 Cu²⁺ 后荧光逐渐猝灭，从而成功应用于对自来水和工业废水中 Cu²⁺ 的半定量检测；此外，在紫外灯照射下用ABX溶液在硅胶板上书写的黄绿色字母经涂 Cd²⁺ 后变橙红色，然后进一步涂 Cu²⁺ 后荧光猝灭，该识别效果适于应用在加密防伪油墨领域。探针ABX- ?Cd²⁺ 也被应用于细胞内对 Cu²⁺ 的生物成像研究。

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