长春应化所稀土发光材料研究获进展

<正>稀土发光材料是一类非常重要的功能材料,目前已被广泛应用于照明、显示、生物医学分析等多个领域,研发新型高性能稀土发光材料是国家重大战略需求。中国科学院长春应用化学研究所林君研究员等瞄准国际前沿,针对场发射显示和生物医学用发光材料,重点围绕稀土发光材料的控制合成、形貌调控、新型高性能材料开发及复合多功能化开展研究,相关结果在     

AlN插入层对硅衬底GaN薄膜生长的影响

利用金属有机化合物气相外延沉积技术在2inch(5.08cm)Si(111)图形衬底上生长了GaN外延薄膜,在Al组分渐变AlGaN缓冲层与GaN成核层之间引入了AlN插入层,研究了AlN插入层对GaN薄膜生长的影响。结果表明,随着AlN插入层厚度的增加,GaN外延膜(002)面与(102)面X射线衍射摇摆曲线半峰全宽明显变小,晶体质量变好,同时外延膜在放置过程中所产生的裂纹密度逐渐减小直至不产生裂纹。原因在于AlN插入层的厚度对GaN成核层的生长模式有明显影响,较厚的AlN插入层使GaN成核层倾向于岛状生长,造成后续生长的nGaN外延膜具有更多的侧向外延成分,从而降低了GaN外延膜中的位错密度,减少了GaN外延膜中的残余张应力。同时还提出了一种利用荧光显微镜观察黄带发光形貌来表征GaN成核层形貌和生长模式的新方法。     

黄绿色荧光粉CaWO_4∶Pr~(3+)的发光性质与晶体场分析

采用共沉淀法成功制备了新型黄绿色荧光粉Ca1-x WO4∶xPr3+(摩尔分数x=0.1%,0.3%,0.5%,0.7%)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱等测试手段进行了结构、形貌和光致发光研究。结果表明:黄绿色荧光粉CaWO4∶Pr3+具有四角白钨矿类结构,空间群为I41/a,其表面形貌较规则、粉粒大小为5~20μm。CaWO4∶Pr3+可被487nm蓝光有效激发,其发射光谱由一系列锐谱组成,分别位于530nm(3P1→3 H5)、547nm、555nm(3P0→3 H5)、602nm(1 D2→3 H4)、618nm、637nm(3P0→3 H6)和648nm(3P0→3F2)。当摩尔分数达到0.5%时样品光致发光最强。样品的色坐标为(x=0.39,y=0.55),表明所发光为黄绿光。为了更好的理解CaWO4∶Pr3+的荧光谱,建立了包括4f2电子组态的自由离子和晶体场相互作用的91×91阶能量哈密顿量矩阵,在理论上合理地解释了Pr3+离子在CaWO4晶体中四角(S4)Ca2+晶位的光谱数据,所得理论值与实验结果吻合较好。     

Temperature Dependence of Emission Properties of Self-Assembled InGaN Quantum Dots

Emission properties of self-assembled green-emitting InGaN quantum dots （QDs） grown on sapphire substrates by using metal organic chemical vapor deposition are studied by temperature-dependent photoluminescence （PL） measurements. As temperature increases （15-300K）, the PL peak energy shows an anomalous V-shaped （redshift blueshift） variation instead of an S-shaped （redshift-blueshift-redshift） variation, as observed typically in green-emitting InGaN/GaN multi-quantum wells （MOWs）. The PL full width at half maximum （FWHM） also shows a V-shaped （decrease-increase） variation. The temperature dependence of the PL peak energy and FWHM of QDs are well explained by a model similar to MOWs, in which carriers transferring in localized states play an important role, while the confinement energy of localized states in the QDs is significantly larger than that in MOWs. By analyzing the integrated PL intensity, the larger confinement energy of localized states in the QDs is estimated to be 105.9meV, which is well explained by taking into account the band-gap shrinkage and carrier thermalization with temperature. It is also found that the nonradiative combination centers in QD samples are much less than those in QW samples with the same In content.     

原位微区同步辐射X射线荧光和近边吸收谱研究拟南芥幼苗及根际土壤中铅分布与形态特征

为了从组织和器官水平研究植物在铅锌矿山开采区尾矿坝土壤中植物中毒和胁迫机制,使用同步辐射微束X射线荧光技术(μ-SRXRF)研究了K,Ca,Mn,Fe,Cu,Zn,Pb等元素在云南某铅锌矿区尾矿坝土壤中生长的拟南芥幼苗中的分布特征。发现Pb易富集于植物根部,也容易富集在植物顶端叶芽部位,这是很多研究没有发现的。整株幼苗中Pb都与Mn形成明显的竞争分布特征。导致植株中毒凋亡的原因可能是Pb造成的拟南芥顶端幼芽的氧化压力,以及Pb分布对Mn等植物必需元素的吸收和分布的抑制。为研究Pb在土壤中的形态和植物可利用性,针对拟南芥及其根际土壤中开展了Pb L3边X射线吸收近边精细结构谱(XANES)研究,发现尾矿坝土壤种植的拟南芥根际土壤Pb主要以PbO(64.2%),Pb(OH)2(28.8%),Pb3O4(6.3%)形式存在,而非Pb矿物矿石或有机Pb形式存在,本尾矿坝土壤中Pb的植物可利用水平不高。进一步开展土壤中Pb进入植物的过程以及该过程中Pb的形态发生的变化,尤其是溶解性有机质在其中的角色,是开展重金属胁迫下植物中毒和解毒机制研究的重要前提。     

使用α粒子轰击天然镱靶制备~(178m2)Hf同质异能素及样品γ能谱分析

178m2Hf是一种长半衰期(T1/2=31 a)、高自旋态(Iπ=16+)的Hf同质异能素.利用四川大学CS-30回旋加速器产生的30 MeV,100μA的α束流轰击天然Yb靶,通过176Yb(α,2n)反应制备178m2Hf.采用高纯Ge探测器测量未提纯样品和放化分离后的样品的γ能谱,选取178m2Hf的426,495和574 keV三个特征峰,使用高斯双峰拟合方法解谱,确定了未提纯样品中178m2Hf的含量达到1012量级,提纯后的样品中178m2Hf含量为1011量级.还对靶中其他放射性杂质核素(175Hf,172Lu,172Hf,177Lu,173Lu)的含量进行了分析.     

F8BT：P3HT共混薄膜的放大自发辐射

研究了聚合物poly（9,9-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole）（F8BT）和poly （3-hexylthiophene）（P3HT）共混薄膜的放大自发辐射（ASE）现象,对影响其阈值的两个因素--增益和损耗进行了详细的研究。结果显示,共混聚合物的发光效率随着P3HT所占比例的增加有所降低。当P3HT比例低于20%时,发光效率降低不多,而其损耗则随着P3HT的增加显著减小。F8BT和P3HT混合后,光损耗系数从7.8 cm^-1下降到4 cm^-1左右。这表明F8BT：P3HT共混聚合物光波导的ASE阈值降低主要是由于其损耗的降低而导致的。ASE阈值的降低预示该材料体系容易实现电泵浦激光。     

利用核壳结构实现纳米颗粒的多色上转换发光

将多色荧光标记技术应用于生物信息检测可实现快速、实时、同步大规模检测目标生物分子的目的,利用上转换纳米粒子作为多色荧光探针可有效地避免生物组织自荧光对检测信号的影响。本文制备了具有核-壳结构的稀土氟化物纳米粒子,并通过在核与壳不同位置共掺杂不同浓度的敏化离子和发光离子来改变发光离子各发射峰之间的相对强度。利用不同颜色和强度的发射光谱实现了纳米粒子的多色上转换发光。利用透射电子显微镜成像、X射线衍射分析、发光光谱等测量手段对多色上转换发光纳米粒子进行了形貌、结构和上转换发光性质的表征。实验结果表明,具有核-壳结构的纳米粒子尺寸小于30 nm,呈球形。在980 nm红外光激发下,纳米粒子呈现从红色到蓝紫色的颜色可变的上转换发光。     

增强型酶催化发光免疫分析法高灵敏测定血清中心肌肌钙蛋白Ⅰ

基于辣根过氧化物酶（HRP）催化 H₂O₂-Luminol系统,对一种新型酚类衍生物 4-（1,2,4-三氮唑-1-基）苯酚对化学发光的增强作用进行了研究。用HRP标记急性心肌梗死标志物心肌肌钙蛋白Ⅰ（cTnⅠ）单克隆抗体,通过cTnⅠ的双抗体夹心免疫反应,建立了简单、灵敏和快速检测人血清中的cTnⅠ含量的增强型酶发光免疫分析方法。实验结果表明,cTnⅠ在1.2 ~ 24 ng/mL浓度范围内与增强型发光强度具有良好的线性关系（R=0.99）,变异系数（n= 8）为 4.7%。最后,使用该方法对人血清样品中的cTnⅠ含量进行测定,测试结果具有较好的稳定性和精度,能够满足临床检测要求。     

水热制备Sr（MoO4）x（WO4）1-x固溶体微晶及其发光性能

采用水热法制备了Sr（MoO₄）_x（WO₄）_1-x固溶体微晶。通过X射线粉末衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）和荧光分析（FA）表征了微晶的结构、表面形貌和发光性能。XRD和FT-IR结果表明制备的Sr（MoO₄）_x（WO₄）_1-x微晶皆呈现典型的四方晶相白钨矿结构。SEM结果表明制备的微晶为表面光滑且粒径均匀的球形颗粒。荧光发射光谱显示,在275 nm紫外光激发下,随着x值的增加,Sr（MoO₄）_x-（WO₄）_1-x固溶体微晶在350 nm处的发射逐渐减弱,470 nm处的发射逐渐增强。