基于溶液加工小分子材料发光层的有机-无机复合发光器件

报道了基于溶液加工有机小分子材料发光层、聚乙烯亚胺电子注入层的有机-无机复合发光器件. 优化了空穴传输层和磷光染料的掺杂浓度, 得到最佳发光效率的器件. 蓝光、黄光和红光器件的最大外量子效率为17.3%, 10.7% 和7.3%. 在发光亮度为1000 cd/m² 时, 蓝光、黄光和红光器件的外量子效率分别为17.0%, 10.6% 和5.8%, 器件效率下降较小. 原因在于同时采用空穴传输型和电子传输型的小分子材料作为共同主体材料, 器件具有较宽的载流子复合区域, 降低了三线激发态-三线激发态湮灭和三线激发态-极化子相互作用对器件发光效率的影响. 白光器件在亮度为1000 cd/m²时, 发光效率和功率效率为31 cd/A和 14.8 lm/W. 器件的色度为(0.32, 0.42), 色度比较稳定, 随电流的变化微小. 器件的效率较以往报道的有机-无机复合发光器件有显著的提高, 主要归因于在聚乙烯亚胺上能够制备特性良好的小分子材料薄膜, 以及小分子主体材料拥有较高的三线态能量和平衡的载流子传输特性, 能够获得高效的磷光发射.     

有机-无机复合ZrO2-SiO2平面光波导

采用溶胶-凝胶法合成ZrO2-SiO2有机一无机复合光波导材料,通过改变其中ZrO2的含量来调节材料的折射率,使材料分别适用于平面光波导的导光层(ng≈1．497)和衬底层、包层(mb=nc≈1．479)。采用旋转涂膜工艺和相应的热处理,在单晶硅基片上制备衬底层、导光层和包层等薄膜,其中导光层介质因具有感光性而可通过紫外光刻来制备光路图案。所得有机一无机复合ZrO2-SiO2板型平面光波导(衬底层 导光层),用棱镜耦合截断法测试其光损耗在632．8nm波长处约为0．8dB／cm。对板型平面波导的导光层薄膜进行紫外光刻和异丙醇淋洗,制备出脊状光波导通道,在覆盖包层后,即获得埋层沟道式平面光波导。采用端耦合截断法测试了埋层沟道式平面光波导的光损耗(小于0．1dB／cm),并观察了其近场图像以及导光材料在近红外窗口的吸收光谱。     

无机-高分子磁性复合粒子的制备与表征

详细地研究了乳化剂用量对种子乳液聚合反应的影响,并成功地制备出粒径约为３００的苯乙烯／丙烯酸共聚小球。另外,还报道使用化学共沉淀法使无机粒子与高分子球复合,制备出高分子球为核,无机粒子为壳层的磁性复合料子,使用ＸＲＤ、ＴＥＭ等手段对此复合料子进行了表征。同时,进一步研究了这种复合粒子悬浮液的悬浮性能以及粘度随磁场的变化情况。     

用于全固态锂电池的有机-无机复合电解质

固态电解质被认为是解决传统液态锂金属电池安全隐患和循环性能的关键材料,但仍然存在离子电导率低,界面兼容性差等问题.设计兼顾力学性能、离子电导率和电化学窗口的有机-无机复合型固态电解质材料是发展全固态锂电池的明智选择.近年来,基于无机填料与聚合物电解质的有机-无机复合电解质备受关注.设计与优化复合电解质结构对提高复合电解质综合性能具有重要意义.本文详细梳理了有机-无机复合固态电解质在全固态锂电池中展现的多方面优势,从满足不同性能需求的复合电解质结构设计角度出发,综述了有机-无机复合电解质在锂离子传导、锂枝晶的抑制、界面稳定性和相容性等方面的研究进展,并对有机-无机复合电解质的未来发展趋势和方向进行了展望.     

极端条件下的金刚石自旋量子传感

极低温、高压强、强磁场等极端条件是发现和调控新奇物态的重要途径.为了能在极端条件下实现灵敏的物性测量,需要发展先进的传感探测方案.基于金刚石氮空位中心的自旋量子传感可实现磁学、电学、力学、热学等物理参数的灵敏测量,而且拥有微纳尺度的空间分辨率和极其宽泛的工作区间,有望成为极端条件下灵敏物性测量的重要工具.本文主要介绍低温、高温、零场、强磁场以及高压强等极端条件下金刚石氮空位中心的光学性质和自旋相干性质,探讨极端条件下金刚石自旋量子传感所面临的机遇和挑战.本文也包含自旋量子传感的基础知识和极端条件下量子传感应用进展.     

ZnS薄膜参数对有机/无机复合发光器件特性的影响

半导体量子点(QDs)具有发光效率高和发光波长可调等特点。采用胶体CdSe QDs作电致发光器件的有源材料,TPD(N,N′-biphenyl-N,N′-bis-(3-methylphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine)作空穴传输层,ZnS作电子传输层,研究了有机/无机复合发光器件ITO/TPD/CdSe QDs/ZnS/Ag的电致发光特性。TPD和CdSe QDs薄膜采用旋涂方法、ZnS薄膜采用磁控溅射方法沉积,器件表面平整。CdSe QDs的光致发光和电致发光谱峰位波长均位于～580 nm,属于量子点的带边激子发光。我们与以前的ITO/ZnS/CdSe QDs/ZnS/Ag发光器件结构进行了对比,发现新的器件结构的电致发光谱没有观察到QDs表面态的发光,而且新器件的发光强度是ITO/ZnS/CdSe QDs/ZnS/Ag结构的～10倍。发光效率的提高归因于碰撞激发与载流子注入两种发光机制并存的结果：一方面电子经过ZnS 层加速后,碰撞激发CdSe QDs发光;另一方面,空穴从TPD层注入CdSe QDs 与QDs中激发的电子复合发光。我们进一步研究了ZnS电子加速层厚度对发光特性的影响,选择ZnS薄膜的厚度分别是80,120 和160 nm,发现随着ZnS层厚度增大,器件启亮电压升高,EL强度增大,但是击穿电压降低。EL峰位随着ZnS厚度的减小发生明显蓝移,对上述实验现象进行了机理解释。     

基于金刚石氮-空位色心的温度传感

在各种物理量中,温度是最直观和最普遍的量.温度的剧烈变化通常意味着物体的物理性质出现波动,因此在各个领域中温度往往是重要的指标.随着科学技术的发展,许多领域研究和应用的尺度越来越小,然而在小于10μm的空间尺度内还没有通用的温度测量方法.除了空间分辨率的要求,传感器在测量过程中不应该对被测对象有巨大影响,金刚石氮-空位(nitrogen vacancy, NV)色心是一种稳定的发光缺陷,通过对其能谱和电子自旋量子态的测量,可以获得其附近温度、电磁场等物理量的信息.由于金刚石的化学特性稳定和热导率高,可以进行纳米尺度的非破坏性测量.它对细胞无毒,也可以用于生命领域的研究.此外,根据金刚石的特性, NV色心可以与光纤、扫描显微镜等技术结合,实现不同场景中的温度测量.本文将介绍金刚石NV色心的温度特性、测温原理及其在相关领域的应用.     

酸催化剂浓度对钌络合物/溶胶-凝胶薄膜的发光氧气传感性能的影响

以正硅酸乙酯（TEOS）为原料在乙醇共溶剂和不同盐酸催化剂浓度条件下，采用溶胶－凝胶法制得含钌络合物发光分子Ru(dpp)^2 3的硅氧烷预聚液，通过旋转涂敷以及凝胶陈化干燥处理制备了一系列氧气敏感的发光薄膜。通过凝胶载体中发光分子在不同氧浓度下的发光猝灭行为，探讨了盐酸催化剂浓度对载体微结构和发光分子微环境的影响，结果表明：随着盐酸催化剂减小，薄膜的猝灭响应（Q），Stern-Volmer系数（Ksv)以及响应时间（猝灭时间tQ和恢复时间tR)均得到极明显的改善。传感器性能的改善主要归因于随着盐酸催化剂浓度减小，凝胶载体倾向于形成敞开的大孔道结构。     

CdSe量子点膨润土复合材料的制备与表征

首先以CdCl₂·2.5H₂O、SeO₂和NaBH₄为反应物,制备巯基丁二酸稳定的CdSe量子点。然后将有机膨润土与CdSe量子点溶液混合并充分搅拌,制备负载CdSe量子点的膨润土发光材料,用荧光光谱、扫描电镜和X射线粉末衍射等分析测试手段对所得材料的光谱性能与微观结构进行表征。光谱分析表明,量子点膨润土复合材料的发光颜色与量子点溶液非常一致;X射线光电子能谱分析表明,复合后的材料中含有Cd 和 Se两种元素;此外,在量子点膨润土复合材料X射线粉末衍射谱中可见CdSe量子点（111）、（220）及（331）3个晶面的衍射峰,2θ=4.3°处出现膨润土（001）衍射峰。数据表明,在制备的CdSe量子点膨润土复合材料中,量子点和膨润土的结构都没有改变。     

光纤光栅大电流传感研究

利用电磁力的原理,提出了一种测量高压大电流的方法,将高压大电流母线缠绕成单匝或双匝螺线管,产生吸引力,使光纤光栅产生应变以此来测量大电流.通过实验使用多匝螺线管和小电流进行了模拟大电流测量.模拟实验结果表明,光纤光栅波长对电流大小的灵敏性逐步增强,特别适合于大电流的测量.     

上转换纳米粒子CaF2:Er3+,Yb3+的合成及其温敏特性

采用水热合成法制备了CaF₂：Yb³⁺,Er³⁺上转换纳米粒子。在980 nm激发下,研究了来源于Er³⁺的²H_11/2/⁴S_3/2→⁴I_15/2跃迁的绿光发射和来源于⁴F_9/2→⁴I_15/2跃迁的红光发射。由于Er³⁺具有一对热耦合能级（²H_11/2/⁴S_3/2）,所合成的样品在293~573 K温度范围内有良好的温敏特性。利用荧光强度比（FIR）技术,测得样品在483 K时具有最大灵敏度0.002 85 K^-1。     

基于发光机理提高掺铒硅基材料发光效率的几条途径

掺铒硅基发光材料可以用于制备光通信用光源、光纤放大器,更重要的是可能成为实现硅基光电子集成技术的重要途径,已成为研究的热点之一.文章讨论了掺铒硅及掺铒硅基材料的发光机理,指出了制约实用化方面存在的问题.从不同方面着重探讨了共掺氧对提高掺铒硅发光效率的作用.最后介绍了基于掺铒硅发光机理提高掺铒硅基材料发光效率的几种途径、目前存在的主要问题及研究进展.     

基于发光机理提高掺铒硅基材料发光效率的几条途径

掺铒硅基发光材料可以用于制备光通信用光源、光纤放大器，更重要的是可能成为实现硅基光电子集成技术的重要途径，已成为研究的热点之一．文章讨论了掺铒硅及掺铒硅基材料的发光机理，指出了制约实用化方面存在的问题．从不同方面着重探讨了共掺氧对提高掺铒硅发光效率的作用．最后介绍了基于掺铒硅发光机理提高掺铒硅基材料发光效率的几种途径、目前存在的主要问题及研究进展．     

3-D holographic lithography of organic-inorganic hybrids

Fabrications of ordered three-dimensional structures with submicron lattice constants were performed on organic-inorganic hybrids using a holographic lithography technique recently reported in the literature. The possibility of such a patterning has previously been demonstrated from single nanosecond laser pulse irradiation of thin films of epoxy photoresist and mixtures of methacrylate-alkoxy-silane with Zr or Ti alkoxides. In the present work, UV irradiation of similar hybrid resins were carried out through repeated laser pulses of low energy with a twofold objective: (i) to study the interference stability for future chemical gas phase decomposition experiments and (ii) to obtain patterning through large film thickness (e.g. 1 mm). The influence of several parameters on the structuration was examined from observations by scanning electron microscopy and optical diffraction. Many interdependent parameters were considered in different steps of the process, namely (i) hybrid resin preparations with required properties of stability, transparency and viscosity, (ii) film coating on different substrates, (iii) UV irradiation (energy and number of laser pulses), (iv) ultrasonic dissolution of monomer, and (v) sample drying. As results, different structuration resolutions were observed as a function of these parameters. But if the influence of a few parameters was easily understood and controlled, it has also appeared that it was not the case of all of them.     

埋入式光纤模式功率调制传感原理及实验研究——航天smart结构

对 Smart材料 /结构中的光纤传感原理进行了探讨 ,并进行了实验研究。这种新研制的传感器工作原理是基于模式功率调制。远场光强将反映结构内的变形场 ,亦即光纤受到外界加载或扰动后所产生的变形。最后提出了应用多模光纤在编织复合材料 Smart结构中进行远场光强测量的方案 ,建立了实验装置 ,给出了实验结果并进行了讨论。     

Phase behavior of organic-inorganic crystal

We have investigated the structure and phase behavior of nonmolecularly layered silver stearate by means of temperature-dependent diffuse reflectance infrared Fourier transform (DRIFT) spectroscopy. Upon heating the sample, remarkable spectral changes took place. The first phase transition took place that might be associated with a premelting event characterized by the formation of gauche conformers at 390-420 K. A second phase transition took place in which silver nanoparticles with a size of ∼4 nm were formed by thermal decomposition of silver stearate at 520-550 K. These silver nanoparticles, derivatized by stearate, were readily spread as a monolayer at air/water interface, and could be packed in 3-D assemblies by the Langmuir-Blodgett method. Received 29 November 2000