稀土纳米晶的上转换发光调控研究进展EI北大核心CSCD

近年来,将近红外光转换为短波长的可见或近红外光的稀土纳米晶上转换发光研究吸引了生物成像、纳米温度传感、太阳能电池等领域研究者的广泛关注。面向多领域的应用需求,稀土纳米晶上转换发光需提高其发光强度、发光波长以及激发波长的选择性。本文综述了纳米尺度上,通过组成、结构以及核壳结构的设计,在理解上转换发光过程的能量传递路径和上转换发光过程的基础上,提高对上转换发光的颜色、各跃迁的比例以及发光强度、发光寿命等调控的研究进展。此外,还关注了纳米晶与贵金属表面电场、表面有机分子以及环境温度的耦合在提高辐射跃迁几率、减少无辐射能量损失等方面提高其上转换发光强度的研究发展趋势。     

基于无机电荷产生层的量子点电致发光器件EI北大核心CSCD

利用WO_(3)/ZnO作为电荷产生层(CGL)制备了具有倒置结构的量子点电致发光器件(QLED),相比于传统的基于单层ZnO作为电子传输层的QLED,利用CGL-QLED的电流效率提高了近30%。这主要归因于CGL的电子注入具有电场依赖特性,从而使得器件中的电荷注入更加平衡,提高了激子的形成效率,抑制了载流子导致的猝灭过程。此外,我们通过瞬态电致发光光谱技术及电容特性测试,分析了基于CGL的QLED的器件工作机制,发现CGL中可以存储大量的载流子,从而使得器件在脉冲电压驱动时出现发光过冲现象。其环境稳定性也与常规的基于ZnO的器件一致。而由于CGL独特的电荷产生机制,使得其不依赖于电极功函数特性。我们相信,这种器件结构在改善器件稳定性及良率方面有着巨大潜力。     

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.     

透明发光二极管研究进展EI北大核心CSCD

透明显示是未来显示的发展方向之一,在智能窗、可穿戴电子产品、虚拟现实技术、触摸屏等领域有着巨大的应用潜力。随着有机、量子点、钙钛矿等新型发光材料的出现,发光二极管的亮度、效率和稳定性飞速发展,然而,在此基础上实现两侧对称发光的高性能透明发光二极管仍是一项具有挑战性的工作。本文从有机、量子点、钙钛矿三种新型发光材料出发,综述了利用不同透明电极实现透明化的具体方案,概括了各类透明电极的特点、优势及不足,最后对透明显示的发展进行了展望。     

光子晶体增强中红外发光研究EI北大核心CSCD

稀土掺杂硫系玻璃是实现中红外发光的重要手段,通过在稀土掺杂硫系玻璃样品上构造光子晶体结构可以大大增强其发光效率。制备了Tm3+离子掺杂硫系玻璃样品并测试了其光谱特性,通过设计光子晶体结构来增强Tm3+离子跃迁产生的3.73 mm处的荧光强度。利用有限时域差分法(FDTD)进行运算,模拟结果表明,通过优化设计的光子晶体结构参数,掺杂样品在3.73 mm处的光子态密度相比于未采用光子晶体结构所产生的光子态密度有极大提高,计算其Purcell放大因子可达到未进行结构设计的50倍以上。光子态密度的极大提高以及Purcell放大因子为增强发光强度提供了理论依据,该研究结果对实现高效率中红外光源器件具有重要的指导意义。     

钙钛矿发光-光电器件中的光谱调控EI北大核心CSCD

尽管钙钛矿材料在发光与光电器件等领域的研究发展迅速,但依然面临着如何突破极限效率、提高稳定性以及拓展新的应用空间等关键问题。近年来,本文作者围绕如何拓展钙钛矿材料与器件的光谱响应范围这一主题,在稀土掺杂、有机异质结杂化等方面进行了独特的探索,并取得了一些标识性的成果。作者近期接受了Light人物专访,本文是在此基础上整理出来的,希望与大家分享一些经验与见解。     

Si基IV族异质结构发光器件的研究进展

Si基光互连具有高速度、高带宽、低功耗、可集成等特点, 有望解决集成电路的集成度在日益提高时电互连带来的问题. 在Si基光互连的关键器件中, 除了Si基光源尚未得到解决, 其他器件都已经实现, 因此Si基可集成高效光源具有十分重要的研究意义. 同为IV族元素的Ge 和GeSn因其与Si的可集成性及其独特的能带结构有望成为Si基光电集成回路中的光源. 虽然Ge是间接带隙材料, 但通过引入张应变、n型重掺杂, 或者引入Sn形成GeSn合金等能带工程手段来提高发光效率. 近年来, Si 基IV族发光材料和发光器件有许多重要进展, 本文就Si基Ge, GeSn材料发光研究中的几个关键技术节点——应变工程、掺杂技术、理论模型和器件研究——回顾了近几年国际和国内的研究进展, 并展望了Si基IV族激光器的发展趋势.     

钙钛矿发光:多学科深度交叉融合EI北大核心CSCD

现代科学既高度分化又高度融合,多学科交叉极大地推动了科学的进步,不断孕育出新的研究范式和变革性科技。本文基于作者自身的研究经历,以钙钛矿发光器件的构筑和出光结构为切入点,阐述多学科深度交叉融合在钙钛矿发光的发展中所起的推动作用。     

发光层的形态结构对电致发光器件性能影响的研究

详细研究了沉积在Poly(9-vinylcarbazole)(PVK)薄膜上的8－羟基喹啉铝（Alq3）薄膜的形态结构对电致发光器件ITO／PVK／Alq3/Mg-Ag性能的影响。研究结果表明：发光层（Alq3层）的表面形貌极大地影响发光层和金属阴极的接触面积,从而影响器件的电流－电压特性。发光层的表面越均匀连续,发光层和金属阴极的接触面积就越大,通过器件的电流就越大。在三种条件的器件中,基底温度为438K时制备的Alq3薄膜所对应的器件的量子效率最高,298K制备的器件的率效次之,77K制备的器件的效率最差。     

利用离子激发发光研究低温条件下ZnO发光行为EI北大核心CSCD

离子激发发光(Ions beam induced luminescence,IBIL)可以实时原位分析不同温度、不同离子辐照条件下材料内部点缺陷的演变行为。本文利用2 MeV H^(+)研究了300,200,100 K温度下ZnO单晶内部点缺陷发光及其随注量的演变行为。实验中发现ZnO深能级发射和近带边发射,结合Voigt分峰与XPS实验结果,确定红光(1.75 eV)与V_(Zn)相关,橙红光(1.95 eV)来自Zn_(i)到O_(i)跃迁;对于与V_(O)相关的绿光(2.10 eV),其红移可能由于温度降低导致更多电子由导带释放到Zn_(i)。峰中心位于3.10 eV和3.20 eV近带边发射分别来自于Zn_(i)到价带的跃迁和激子复合,红移原因分别为Zn_(i)附近局域化能级和带隙收缩。利用单指数公式对发光强度进行拟合,获得的衰减速率常数(f)可以表征缺陷的辐射硬度,对比发现深能级发射峰在200 K时辐射硬度最大,而近带边发射峰在300 K时辐射硬度最大。     

超薄发光层结构的荧光型白光有机发光器件

使用蓝、绿、红超薄发光层结构来制备荧光型非掺杂白光器件,其器件结构为ITO/MoO3(5 nm)/TCTA(40 nm)/C545T(1 nm)/TCTA(2 nm)/BePP2(1 nm)/Bphen(2 nm)/DCJTB(1 nm)/Bphen(30 nm)/LiF(1nm)/Al(1 000 nm).白光器件的最大发光亮度和电流效率分别为16 154.73 cd/m2和11.58 cd/A.在电压为7V时,器件的色坐标为(0.322 2,0.335 1),而且色坐标在大的电压变化范围内的变化值仅为(0.017 4,0.002 9).与掺杂结构的白光器件相比,超薄发光层结构的白光器件拥有高的电流效率和稳定的电致发光光谱,原因是超薄发光层结构的载流子捕获效应能使激子有效限制在复合区域内.     

可拉伸超级电容器的研究进展:电极、电解质和器件

可拉伸超级电容器因在可穿戴电子和健康监测等领域的潜在应用而受到人们的广泛关注,它不但具备普通超级电容器功率密度高、循环寿命长、安全、成本低等优点,而且良好的柔软性和可拉伸性使其能够很好地与可穿戴系统进行集成.本文对已有文献中可拉伸电极/器件的制备方法进行归类、分析,详细总结了可拉伸电极/器件的三种制备方法,即弹性聚合物基底、可拉伸结构设计以及弹性聚合物和可拉伸结构结合;另外,还介绍了多功能可拉伸超级电容器和高弹性凝胶电解质的研究进展;最后,分析总结了可拉伸超级电容器未来发展中仍需面临的一些挑战.期望能够激发更多的研究创造以推动可拉伸超级电容器的实际应用.     

倒置结构白光有机电致发光器件EI北大核心CSCD

研究了在倒置白光有机电致发光器件(Organic light-emitting diodes,OLEDs)ITO/ZnO/PEI/EML/TAPC/MoO3/Al中引入Polyethylenimine(PEI)修饰层对器件性能的影响。研究发现,PEI修饰层的引入可以有效降低ZnO电子注入层的功函数,调控器件的电子注入,改善空穴和电子注入平衡,钝化ZnO表面缺陷态,减少激子猝灭。当PEI浓度为1.0 mg/mL时,倒置白光OLED器件性能达到最佳,其亮度和效率分别为11720 cd·m^-2和16.0 cd·A^-1。本研究为后期倒置结构高性能OLED器件的研发奠定了一定的基础。     

基于Alq3的有机发光器件的发光特性

以Alq₃作为发光层,在OLED串联型制作系统上成功制备出ITO/TPD/Alq₃/LiF/Al结构的有机发光器件,并建立了一套OLED电流(J)、电压(V)、亮度(B)自动测试系统,在氮气和空气环境下测试并分析了OLED的发光特性。结果表明,基于Alq₃的双层OLED的正向J-V特性可以用陷阱电荷限制流来描述;反向工作时,低压下的反偏电流可能是针孔产生的漏电流,高压下反偏OLED的J-V特性应满足F-N隧穿机制。随着电流进入快速增长阶段,B-J曲线近似地呈线性关系;在低场下,发光效率随电压升高而增大,在高场下,发光效率随电压升高而减小。实验中,还观察到了在电压V=4V左右时,器件具有明显的负阻特性(NDR),进一步的分析表明,由针孔引起的丝状电流可能是负阻特性的成因。     

白光有机发光器件的研究进展

白光有机发光器件(OLED)能够产生高效饱和的白光,且具有驱动电压低、材料柔性好、可实现大面积显示等特点,在信息显示与固态照明等领域有巨大的应用潜力.目前白光OLED主要分为单发光层、多发光层、下转换、叠层等结构,不同的结构具有各自的优势,都受到了很大关注.首先介绍了白光OLED的性能指标.接着,结合所开展的研究工作综述了白光OLED在结构和性能方面的研究进展,总结了实现高效白光OLED的各种方法,重点探讨了提高白光OLED性能的途径及所面临的挑战. 最后,展望了白光OLED的发展趋势. 关键词： 白光有机发光器件 固态照明 电致磷光 光取出     

Si基Ge异质结构发光器件的研究进展

近年来,与Si的CMOS工艺相兼容的Ge/Si异质结构发光器件取得很多重要的进展。本文概述了Si基Ge异质结构发光器件的最新成果,如Ge/Si量子点发光二极管、Si衬底上的Ge发光二极管及激光器和Ge/SiGe多量子阱发光二极管,分别描述了这些器件的特点和增强其发光特性的途径。最后展望了Si基Ge异质结构发光器件的发展趋势,指出尽管Si基Ge异质结构发光器件获得了很大的发展,但是器件的发光效率仍然很低,离实用还有一定距离,还需要在材料和器件的结构方面有更多的创新。     

基于近红外聚集诱导发光分子的磁性纳米材料用于光增强杀菌EI北大核心CSCD

近红外光敏剂由于荧光成像具有光损伤小、穿透力强和空间分辨率高等优点,能显著提高光动力治疗效果。我们合成了近红外聚集诱导探针5,6-2(4′-(二苯氨酚)-[1,1′-联苯]-4-yl)吡嗪-2,3-二甲腈(DCDPP-2TPA)用于光增强杀菌。利用聚集态/固态下荧光增强的优势,DCDPP-2TPA与磁性Fe_(3)O_(4)纳米材料复合,产生更高活性氧(ROS)用于杀菌。利用SEM、TEM、XRD和荧光光谱研究了该复合材料的结构和性质,并用于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀菌实验。结果表明,在光照下两种细菌的存活率为7.5%与9.0%,优于DCDPP-2TPA(10%与14%)。同时该复合材料可以方便地实现磁性分离,在光照下产生ROS后循环杀菌。     

基于量子阱结构的混合型白光有机发光器件

以荧光材料BePP2结合量子阱作为蓝光发射层,磷光材料GIrl和R-4B掺入到混合双极性主体材料CBP∶Bphen中分别作为绿、红发光层并且在红绿发光层中引入间隔层TPBI,组合得到发白光的混合型有机发光器件。其中量子阱是以BePP2作为势阱、TCTA为势垒。结果表明:当势垒层数为2时,器件的最大发光亮度和电流效率分别为21 682.5 cd/m2和23.73 cd/A;当电压从7 V增加到14 V时,色坐标从(0.345,0.350)变化到(0.340,0.342)。与无量子阱结构的参考器件相比,势垒层数为2的器件的最大功率效率为8.07 lm/W,色坐标变化相对最小为±(0.005,0.008),还有一个高的显色指数83。     

固态照明/显示用荧光陶瓷研究进展EI北大核心CSCD

固态照明作为第四代照明光源因其高效、环保的优势在近30年来得到了飞速发展,广泛应用于各种场景(例如汽车大灯、投影显示、工业生产和远距离照明)。而大功率、高亮度的白色发光二极管(W-LED)及激光照明技术对颜色转换材料的服役稳定性提出了新的要求,荧光陶瓷以其能承受高功率激发密度的独特优势应运而生。本文综合评述了固态照明/显示用荧光陶瓷的最新研究进展,阐明了光源的评估标准,总结了白光及几种单色发光荧光陶瓷在大功率照明和投影显示领域的发展和应用。并阐述了荧光陶瓷中光提取效率、显色指数(CRI)和相关色温(CCT)的提升策略,讨论了激光照明中的发光饱和与发光均匀性问题。最后对荧光陶瓷在固态照明/显示应用中的前景和挑战进行了展望。     

有机/聚合物电致发光材料的能带结构及其在发光器件中的应用

测定了苯撑乙烯齐聚物、吡唑啉衍生物、钌配合物、铼配合物以及常用的有机染料与载流子传输材料等一百余种有机（包括有机小分子,配合物和聚合物）材料的能带来结构参数,探讨不同取代基对材料“能带”结构的影响。基于能带匹配的原则,同时考虑载流子迁移率匹配及各有机层间的厚度匹配,设计了不同结构的电致发光器件。研究表明,能带匹配、迁移率匹配以及厚度匹配是提高有机电致发光器件性能的重要依据。