硅基双势垒金属-绝缘层-金属-绝缘层-半导体隧道发光结

讨论了硅基双势垒金属－绝缘层－金属－绝缘层－半导体（MIMIS）隧道发光结的结构、制备方法及发光特性。所制备的样品最大发光亮度达到1．9cd/m^2、光谱的峰值波长移到了蓝绿光区，表明双势垒MIMIS隧道发光结的性能优于单势垒金属－绝缘层－半导体（MIS）隧道发光结。利用量子力学的共振隧穿效应对它作了较好的解释。     

稀土元素Dy在MIM隧道结发光中的作用研究

制备了掺稀土元素Dy的MIM隧道发光结,得到结的发射光谱、伏安特性及对各层膜的成份分析,结果显示Dy元素的加入提高了MIM结的发光强度.讨论了Dy元素在提高MIM隧道结的发光效率中所起的作用.     

金属-绝缘体-半导体(Au-SiO2-Si)隧道结的负阻现象与发光特性

制备了Au-SiO_{2-Si结构MIS隧道发光结.测试并分析了该结的发光特性及电流-电压(I-V)特性.指出结的发光是由各膜层界面激发的表面等离极化激元(Surface Plasmon Polariton.SPP)与膜层表面粗糙度相互耦合的结果.观察到MIS结I-V特性中存在的负阻现象,采用SPP对电子的束缚模型对这一现象进行了初步分析.利用原子力显微镜(AFM)对结的表面形貌进行了观测,由此讨论了MIS隧道结的发光与电子在结内的隧穿输运特性之间的内在关系. 关键词：}     

磁电子学讲座 第五讲 自旋极化输运及隧道巨磁电阻效应

简要回顾了利用量子隧道效应测定铁磁金属传导电子自旋极化率的研究历史．综述了自旋极化电子隧穿效应导致的“铁磁金属／非磁绝缘体／铁磁金属”三层平面型隧道结（简称ＦＭ／Ｉ／ＦＭ隧道结）中的巨磁电阻效应以及“铁磁金属／非磁绝缘体”颗粒膜系统中的隧穿类型巨磁电阻效应的研究进展．     

耐熔金属约瑟夫逊隧道结制备中Nb／AlO_x－Al／Nb结构质量的检验

在耐熔金属约瑟夫逊结制备过程中，我们应用各种分析技术对Ｎｂ／ＡｌＯｘ－Ａｌ／Ｎｂ基本结构的质量作了检验；基于这些分析，从实验上确定了用直流磁控溅射制备该结构时的最佳参数．     

耐熔金属约瑟夫逊隧道结制备中Nb／AlOx—Al／Nb结构质量的检验

在耐熔金属约瑟夫逊制备过程中，我们应用各种分析技术对Ｎｂ／ＡｌＯｘ－Ａｌ／Ｍｂ基本结构的质量作了检验；基于这些分析，从实验上了用直流磁控溅射制备该结构时的最佳参数。     

高质量的光刻胶图型及它对Nb／AlOx—Al／Nb隧道结制备的影响

本文用选择铌膜刻蚀或选择铌膜阳极氧化过程研究了全铌隧道结Ｎｂ／ＡｌＯｘＡｌ／Ｎｂ的制备．借助于ＳＥＭ，利用曝光后烘烤处理研究了高质量光刻胶图形的制备工艺，并分析了其对铌结特性的影响．结面积为７μｍ２的铌结具有典型的ＩＶ曲线，在４．２Ｋ时，他们的特性参数Ｖｍ～２０ｍＶ，能隙电压Ｖｇ～２．７ｍＶ，临界电流密度Ｊｃ～３０００Ａ／ｃｍ２，比电阻ρｎ～１μΩｃｍ２．这些铌结能够被直接应用于ｄｃＳＱＵＩＤ．     

ZnS／PS异质结的光学和电学性质

用脉冲激光沉积（PLD）的方法在多孔硅衬底上沉积了ZnS薄膜,并在室温下研究了ZnS／PS异质结的结构、光学和电学性质。X射线衍射仪（XRD）测量结果表明．制备的ZnS薄膜在28．5°附近有一较强的衍射峰,对应于β-ZnS（111）晶向,说明薄膜沿该方向高度择优取向生长。ZnS／PS复合体系的光致发光谱表明,ZnS的发光与PS的发光叠加在一起,在可见光区形成一个450-700nm较宽的光致发光谱带。呈现较强的白光发射。对ZnS／PS异质结I-V,特性曲线的测量结果表明,异质结呈现出与普通二极管相似的整流特性。在正向偏置下,电流密度较大．电压降较低;在反向偏置下,电流密度接近于零。异质结的理想因子的值为77。     

光泵浦ZnCdSe／ZnSe单量子阱蓝绿受激发射的研究

报道了常压金属有机化学汽相淀积（ＭＯＣＶＤ）制备的Ｚｎ０．７Ｃｄ０．３Ｓｅ／ＺｎＳｅ单量子阱的光泵浦受激发射性质。在７７Ｋ下观测到了ｎ＝２的重空穴激子发光峰和ｎ＝１的重空穴激子吸收峰。在７７Ｋ脉冲激光泵浦下受激发射阈值功率密度为１１６ｋｗ／ｃｍ２。认为受激发射机理可能是激子局域态的空间填充。     

过渡金属配合物TADF发光材料研究进展

高效率利用三重态激子发光是制备高性能有机发光二极管（OLED）的关键。除磷光过渡金属配合物外,具有热活化延迟荧光（TADF）特性的过渡金属配合物能够将三重态激子上转换为单重态激子,进而通过单重态激子辐射发光,为开发金属配合物发光材料提供了新的途径。然而,过去十年来OLED发光材料的研究主要聚焦在纯有机TADF体系上,过渡金属配合物TADF材料的研究投入相对偏少。但是,已有研究表明金属配合物能够利用金属的重原子效应促进反向系间窜越（RISC）过程,提升TADF发光效率并缩短TADF寿命,有利于制备高效率、低滚降的OLED。本文根据金属中心不同的d电子构型分类筛选了TADF金属配合物研究领域中代表性的材料体系,对其激发态属性、光物理和器件性能进行了概括和讨论。通过对不同类型的TADF金属配合物发光性能的归纳和比较,揭示了金属中心和配体结构对配合物发光性质的影响规律,对进一步开发高性能的金属配合物TADF材料,尤其是基于廉价金属元素的TADF配合物具有重要的指导意义。     

Eu和Dy包覆纳米ZnO的发光特性的研究

通过共沉淀法制备了Eu和Dy包覆的纳米ZnO材料.X射线衍射被用来测量样品的结构和粒径.光致发光测量显示325 nm的紫外光能很好激发Eu3+的612 nnm的红光发射和Dy3+的484和575 nm发射,显示氧化锌基质与Eu3+和Dy3+之间实现了能量传递,并对能量传递的机制进行了讨论.在Eu和Dy共同包覆的样品中,通过能量传递可能在紫外激发下实现白光发射.     

高效氟磷酸盐玻璃白光荧光体制备及发光特性

采用熔融淬火方法制备了一系列Sn2+，Dy3+单掺及Sn2+-Dy3+共掺氟磷酸盐玻璃荧光体。利用紫外-可见分光光度计分别对各玻璃荧光体的透过光谱、激发光谱、发射光谱及荧光寿命等进行了测试和分析。结果发现在紫外光激发下，对于Sn2+、Dy3+单掺氟磷酸盐玻璃可分别获得高效的蓝光与黄光发射，且Sn2+单掺氟磷酸盐玻璃荧光体发光显色指数和量子效率最高；对于Sn2+-Dy3+共掺氟磷酸盐玻璃荧光体可实现高效的白光发射，且发现在Sn2+和Dy3+之间存在明显的能量传递，通过调节Dy3+掺杂浓度，两离子之间的能量转移效率亦随之改变，从而可对其白光色度进行调节。当Dy3+掺杂浓度为3 Wt%时，利用280 nm商用LED芯片激发可获得对应色坐标为(0.311，0.330)，量子效率为56.3%，亮度为6 706 cd·m-2的近纯白光发射。此外，对各类玻璃样品的DSC、导热及其他光学性能也进行了测试与计算，获得了各样品的热导率、量子效率、色坐标、显色指数等参数。研究结果表明，制备的高效氟磷酸盐玻璃完全有望作为可调谐白光发光荧光体应用于商用LED。     

Effect of surface plasmon coupling with radiating dipole on the polarization characteristics of AlGaN-based light-emitting diodes

The optical polarization characteristics of surface plasmon (SP) coupled AlGaN-based light emitting diodes (LEDs) are investigated theoretically by analyzing the radiation recombination process and scattering process respectively. For the Al_0.5Ga_0.5N/Al/Al₂O₃ slab structure, the relative intensity of TE-polarized and TM-polarized spontaneous emission (SE) rate into the SP mode obviously depends on the thickness of the Al layer. The calculation results show that TM dominated emission will be transformed into TE dominated emission with the decrease of the Al thickness, while the emission intensities of both TE/TM polarizations will decrease significantly. In addition, compared with TM polarized emission, TE polarized emission is easier to be extracted by SP coupling. For the Al_0.5Ga_0.5N/Al nano-particle structure, the ratio of transmittance for TE/TM polarized emission can reach ～3.06, while for the Al free structure, it is only 1.2. Thus, the degree of polarization of SP coupled LED can be improved by the reasonable structural design.     

Eu2+/Dy3+共掺SrSiO3透明微晶玻璃的光学性质

在还原气氛中采用高温熔融法制备了Eu2+-Dy3+共掺硅酸盐玻璃,热处理后得到了Eu2+-Dy3+共掺透明SrSiO3微晶玻璃。测试了样品的激发光谱和发射光谱,研究了不同Eu2+-Dy3+物质的量比下微晶玻璃发光的变化并计算了对应的色坐标。研究发现,样品发射光谱范围在400～600nm,其中400～550nm(绿光)的宽发射谱带来自Eu2+的5d→4f跃迁,而位于483nm(蓝光)和575nm(黄光)的尖峰则来自Dy3+的4F9/2→6 H15/2和4F9/2→6 H13/2跃迁;在紫外(UV)光(365nm)激发下通过调控Eu2+-Dy3+物质的量比可得到发白光的微晶玻璃,当Eu2+-Dy3+物质的量比为1∶8时,Eu2+-Dy3+共掺SrSiO3透明微晶玻璃所发白光最佳,对应的色坐标(0.268,0.356)位于CIE标准色坐标图的白光区域且最接近理想白光。结果表明,Eu2+-Dy3+共掺SrSiO3透明微晶玻璃可作为一种潜在的白光发光二极管用基质材料。     

一种新型有机电致微腔结构的双模发射

采用结构Glass／DBR／ITO／NPB／NPB：Alq／Alq／Al制作了有机微腔电致发光器件。将空穴传输材料与发光材料以一定比例混合作为发光层，为了便于对比，在不改变有机层的膜厚的情况下同时制作了传统的异质结微腔器件，发现两种器件的发光光谱有很大不同，器件的复合效率与传统的异质结器件相比也得到了很大提高，这是因为将两种有机材料混合能消除界面势垒，提高器件的复合效率，从而提高了器件的发光性能，实现了微腔双模发射，且两个模式的半峰全宽分别为8nm和12nm。通过进一步优化器件结构可以实现微腔白光发射。     

High-brightness white light-emitting organic electroluminescent devices using poly(N-vinylcarbazole) as a hole-transporter

A white light-emitting organic electroluminescent (EL) device with multilayer thin-film structure, which shows high-brightness and high-efficiency, is demonstrated. The device structure of glass substrate/indium–tin oxide/poly(N-vinylcarbazole) (PVK)/1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene/8-(quinolinolate)-aluminum (Alq) doped with 5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene/Alq/Mg/Al was employed. The turn-on voltage is as low as 2.5 V. The white light emission covers a wide range of the visible region, and the Commission Internationale de 1' Eclairage coordinates of the emitted light are (0.319, 0.332) at 10 V. Bright white light, over 20 000 cd/m², was successfully obtained at about 18 V, and the maximum efficiency reaches to 1.24 lm/W at 9 V. The reasons of obtaining high level EL properties of our device have been discussed.     

Eu3+/Dy3+共掺Sr3Y2(BO3)4荧光粉的发光性质研究

稀土掺杂发光材料一直是科研领域研究的热点,被广泛应用于白光LED、温度传感、显示显像、新能源和激光等领域。基质的结构对于稀土离子光致发光特性有非常重要的影响,在众多发光基质材料中,硼酸盐具有透光范围宽、光学损伤阈值高、较好的热稳定性和化学稳定性等优点。碱土-稀土金属硼酸盐Sr₃Y₂(BO₃)₄具有出色的光学性能,对其发光性能的研究具有重要意义。稀土离子Eu3+具4f6电子层,是一种典型的下转换发光中心离子,常被选作红色发光材料的激活剂。Dy3+具4f9电子层,也是一种典型的下转换发光中心离子,在紫外光激发下,在蓝色光区和橙色光区有较强的荧光发射。采用高温固相法合成了Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu3+/Dy3+荧光粉,通过XRD和SEM对样品的结构和形貌进行了表征,XRD结果表明,1 000 ℃烧结5 h,H₃BO₃过量20%为最佳制备条件,且少量的Eu3+和Dy3+掺杂并未改变Sr₃Y₂(BO₃)₄的晶格结构。SEM图像表明Sr₃Y₂(BO₃)₄基质的平均晶粒尺寸为2～4 μm,10%Eu3+单掺和5%Eu3+/5%Dy3+双掺样品与基质Sr₃Y₂(BO₃)₄的SEM图像相比,形貌和尺寸并没有发生明显的改变。Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu3+荧光粉的发光结果表明,分别在395和466 nm激发下,浓度为5%,10%和15%的Eu3+单掺Sr₃Y₂(BO₃)₄荧光粉的主要发光位于593和613 nm的红光发射,峰强度随着Eu3+浓度的增加呈现先增加后降低的变化形式,掺杂浓度为10%时发光强度最大,说明存在浓度猝灭现象。色坐标结果显示,激发波长由395 nm变化到466 nm,Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu3+荧光粉的发光颜色从橙红色向红色转变。引入Dy3+后,Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu3+/Dy3+样品的发射光谱出现Dy3+的486 nm的蓝光发射（4F_9/2→6H_15/2）和576 nm的橙光发射（4F_9/2→6H_13/2）,并且随着Dy3+浓度的增加,对Eu3+的5D₀→7F_{1, 2, 3, 4}跃迁有抑制作用。色坐标结果显示通过调整掺杂离子Eu3+和Dy3+的比例可实现Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu3+/Dy3+荧光粉的颜色从红色区域向橙色区域转变,说明其在显示方面具有良好的应用前景。     

3DTAPBP的双分子激发态——电致激基缔合物和激基复合物

研究了苯胺类化合物3DTAPBP(2,2’-二(3-二对甲苯基氨基苯基)联苯)的双分子激发态。首先,制备了3DTAPBP的单层有机发光二极管(OLED)：ITO/MoO₃/3DTAPBP/LiF/Al,其电致发光光谱中不仅含有3DTAPBP的单体激子发光(中心波长约420 nm,蓝光),还观察到电致激基缔合物的发光(峰值为578 nm, 黄光)。由单体发光和电致激基缔合物发光可以混合得到白光,如：7.0 V电压下,3DTAPBP的单层器件的色坐标为(0.36, 0.31),器件结构非常简单。不过由于单层器件中载流子注入和传输的严重不平衡,亮度和效率极低。此外,在3DTAPBP与电子传输材料TPBi(1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯)构成的双层器件(ITO/MoO₃/3DTAPBP/TPBi/LiF/Al)中,由于载流子在界面处的堆积,观察到3DTAPBP/TPBi界面处形成激基复合物发光(中心波长约490 nm),对应光子的能量和3DTAPBP与TPBi的HOMO(最高占有轨道)-LUMO(最低未占有轨道)能级差基本吻合。对双层器件的电致发光光谱进行洛伦兹分解拟合,发现随着电压的增加,激基复合物发光减弱,原因是更多的载流子越过3DTAPBP/TPBi界面势垒,相应的3DTAPBP的单体激子发光逐渐增强。4,6和8 V驱动电压下,双层器件的色坐标分别为(0.28, 0.35),(0.24, 0.29)和(0.27, 0.28),随着驱动电压的增大,发光颜色逐渐趋于白色。双层器件的最高亮度和最大电流效率分别达1 349.2 cd·m-2,1.22 cd·A-1。     

反向驱动的异质结有机薄膜电致发光

成功制备了结构为ITO／PDDOPV／PPQ／Al的异质结聚合物发光二极管。该器件在正反向偏压下均可发光。在正向偏压下的光发射主要来自PDDOPV，但在反向偏压下的光发射则包括来自PPQ的蓝光发射和PDDOPV的黄光发射。蓝光强度与黄光强度的比值随着反向偏压的增加而增加，当反向直流电压分别为22V、24V、26V、28V时，其电致发光光谱中PPQ与PDDOPV的峰高比IPPQ／IPDDOPV分别为1．092、1．329、1．605、2．046。换句话说，该器件的发光颜色是压控可调的，这对实现彩色显示是极为有利的。分析了在反向偏压下的发光机理以及IPPQ／IPDDOPV受电压控制的原因。