一种Y型延迟荧光分子及其蓝光和绿光OLED应用

以噻吨酮作为受体、3,6-(二咔唑基)三咔唑作为给体设计合成了一种具有延迟荧光特性的Y型分子(TX-TCz)。模拟计算表明化合物HOMO和LUMO能级完全分离且在苯环上存在较小的重叠,有助于获得小的S1和T1的能级差ΔEST。随着溶剂极性的增加,化合物发射峰发生明显的红移且由于电荷转移态和局域激发态的共存产生了双峰发射。在纯膜中TX-TCz的发射峰位于513 nm,量子产率为11.5%。基于低温下荧光和磷光发射峰,计算得到化合物的ΔEST为0.03 eV,并且检测到µs级的寿命,说明化合物具有延迟荧光发射。与此同时,化合物展示了良好的热稳定性能和电化学性能,有助于制备高性能OLED器件。其在掺杂浓度为5%(wt)的器件中展示了良好的蓝光性能,发射峰位于463 nm,最大外量子效率为1.53%;在非掺杂器件中展示了良好的绿光发射(522 nm),最大外量子效率达到1.81%。

中国物理学会发光分会第15届委员会第二次会议暨《发光学报》第14届编辑委员会第二次会议纪要

中国物理学会发光分会第15届委员会第二次会议暨《发光学报》第14届编辑委员会第二次会议于2023年12月17日在东北师范大学顺利召开。会议以线上线下混合形式进行,刘益春院士、江风益院士等来自北京大学、清华大学、美国南佐治亚大学等国内外三十余所高校、科研院所的四十余名委员参加了会议。

A位取代和缺陷钝化实现钙钛矿薄膜的低阈值红光放大自发辐射

作为发红光的光学增益介质,CsPbI_(2)Br钙钛矿材料具有良好的热稳定性和合适的光学带隙,引起了研究者的广泛关注。然而,溶液法制备的CsPbI2Br薄膜在高湿度环境下易发生相变,同时薄膜存在大量缺陷,阻碍了其性能提升。鉴于此,采用部分FA^(+)(CH_(4)N_(2)^(+))进行A位取代以提高钙钛矿薄膜的相稳定性,然后利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)对钙钛矿薄膜进行表面钝化。得益于FA^(+)阳离子带来的薄膜形貌的改善和PMMA良好缺陷钝化效果,实现了Cs_(0.7)FA_(0.3)PbI_(2)Br钙钛矿薄膜的低阈值红光放大自发辐射(ASE),其发射波长为689 nm,纳秒激光激发下的阈值为15μJ/cm^(2)。同时,该薄膜具有良好的疏水性和光稳定性,在大气湿度环境下(RH为(40±10)%),采用3000μJ/cm^(2)脉冲激光持续照射120 min,其ASE强度仍能维持其初始值的93%。这项工作为实现低阈值高稳定的红光ASE和激光提供了参考。

氢氟酸处理InP/GaP/ZnS量子点的光学性能及其发光二极管应用

采用氢氟酸(HF)原位注入法制备了InP/GaP/ZnS量子点。通过紫外/可见/近红外光谱、光致发光光谱、透射电镜、球差校正透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱等测试手段分析了HF对InP量子点的发光性能影响。实验结果表明,HF刻蚀减少了量子点表面氧化缺陷状态,有效控制了InP核表面的氧化,并且原子配体形式的F-钝化了量子点表面的悬挂键,显著提升了量子点的光学性能。HF处理的InP/GaP/ZnS量子点具有最佳的发光性能,PLQY高达96%。此外,用HF处理InP/GaP/ZnS量子点制备的发光二极管,其发光的电流效率为6.63 cd/A,最佳外量子效率(EQE)为3.83%。

甲脒铅溴钙钛矿纳米晶的瞬态吸收与温度依赖光致发光

甲脒铅溴钙钛矿纳米晶(FAPbBr_(3) NCs)因其在光电应用中的卓越性能而受到广泛关注。使用铵作为配体对钙钛矿纳米晶进行有效表面钝化被证明是提高器件性能的有效方法。本文使用配体辅助再沉淀技术制备了两种不同胺配体(长链油胺和短链己胺)的FAPbBr_(3) NCs,通过瞬态吸收光谱和时间分辨光致发光研究它们的激发态载流子动力学。结果显示,油胺配体的NCs具有更长的载流子寿命与较慢的载流子弛豫动力学,表明长链油胺能有效钝化表面缺陷,促进辐射复合。通过稳态光致发光光谱实验研究了FAPbBr_(3) NCs的温度依赖性,结果表明随着温度升高,激子-声子耦合增强,线宽和发射峰的光子能量增加,确定了长链油胺配体FAPbBr_(3) NCs中的激子结合能约为62.9 meV及纵向光学声子能量约为30.5 meV。研究结果证实了胺配体在调控FAPbBr_(3) NCs光学性能方面的作用,为高性能光电器件的设计提供了重要的指导意义。

基于蒽核深蓝光材料的合成及电致发光性能

以蒽作为三线态‐三线态湮灭(TTA)型蓝光材料的基元,通过在蒽的9和10位分别引入弱给电子基团二苯并噻吩和弱吸电子基团苯氰,设计合成了两个给体‐受体型深蓝光TTA材料4‐(10‐(二苯并[b,d]噻吩‐4‐基)蒽‐9‐基)苯腈(2)和4‐(10‐(二苯并[b,d]噻吩‐2‐基)蒽‐9‐基)苯腈(3),并对它们的热稳定性、电化学性质、光物理性质及电致发光性质进行了系统表征。在纯膜状态下,两个化合物的光致发光峰分别位于445 nm和451 nm处,光致发光量子产率分别为40.2%和57.9%。基于化合物2和3的非掺杂器件的电致发光峰分别位于448 nm和458 nm处,实现了深蓝光发射。两个器件获得了较好的发光效率,其最大电流效率分别为4.2 cd·A^(-1)和6.9 cd·A^(-1),最大功率效率分别为2.3 lm·W^(-1)和3.6 lm·W^(-1),最大外量子效率分别为3.8%和5.6%。即使在1 000 cd·m^(-2)亮度下,两个器件的外量子效率依然保持在3.7%和5.4%,表现出极低的效率滚降。

可见光抗菌的单向导湿自泵织物

具有湿度管理和抑菌性能的功能织物可以有效提高穿着舒适度。现有方法往往通过在亲水织物表面物理浸涂抗菌剂,虽然可起到短效抑菌作用,但会导致抗菌剂大量突释,引起皮肤不适,抗菌能力快速减弱。本文利用静电纺丝方法制备了一种掺杂可见光激发抗菌光敏剂的自泵织物(Self-pumping textile,SPT),实现了汗液的单向移除同时高效抗菌。自泵织物由疏水的聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)纤维和亲水的碱水解醋酸纤维素(CA)纤维组成,其中亲水纤维中掺杂了具有高活性氧产生能力的聚噻吩(PT2)光敏剂。在接触角导液模型中,我们证实了导液时间随疏水层厚度增加而延长,当疏水层电纺时间为60 s时,水分可以在10 s内从疏水层单向导出到亲水层。使用功率为25 mW/cm^(2)的氙灯光模拟日常太阳光进行抗菌,结果表明,10 min可以杀灭95%以上的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。本工作为功能性织物的设计提供了一种新的思路。

有机聚合物掺杂离子液体忆阻器用于低电压人工光电突触

基于忆阻器的神经形态计算有望克服冯诺依曼瓶颈,有助于实现节能数据处理。有机聚合物因其优异的半导体和光电特性以及溶液加工优势,是低成本忆阻器和突触应用的理想候选者。然而,聚合物忆阻器的高操作电压和阻态随机切换问题限制了其在神经形态芯片中的应用,增加了外围电路系统的复杂性。本研究利用掺杂离子液体[EMIM][PF_(6)]的有机聚合物MEH-PPV为活性层构建了垂直结构忆阻器,通过电输入调制各种短期和长期突触可塑性行为,显著降低了工作电压并增加了可调谐导电态范围。该忆阻器在mV级电压下实现光调控生物突触的关键特征和类脑学习与记忆特性,集成光信号传感、存储和处理功能。在此基础上,将该有机突触阵列应用于人类视觉神经系统的图案识别与记忆任务。研究结果为下一代低功耗高性能有机神经形态设备的设计提供了重要指导。

NaYSiO_(4)∶Ce^(3+)蓝色荧光粉的发光性质及其在白光发光二极管上的应用

采用高温固相法合成了NaYSiO_(4)∶xCe^(3+)(0.01≤x≤0.05)系列蓝色荧光粉。NaYSiO_(4)∶xCe^(3+)荧光粉在250~360 nm之间的宽带吸收能与紫外LED芯片很好地匹配。NaYSiO_(4)∶xCe^(3+)荧光粉中存在多个Ce^(3+)离子荧光中心,且在紫外光激发下表现出峰值波长位于414 nm附近的宽带蓝光发射。NaYSiO_(4)∶0.02Ce^(3+)荧光粉在300~350 nm紫外光激发下量子效率在25%以上。NaYSiO_(4)∶0.02Ce^(3+)荧光粉表现出优良的化学稳定性,在水中浸泡14 d后荧光强度和量子效率几乎不变。将NaYSiO_(4)∶0.02Ce^(3+)蓝色荧光粉、商用(Sr,Ba)_2SiO_(4)∶Eu^(2+)绿色荧光粉和商用(Ca,Sr)AlSiN_(3)∶Eu^(2+)红色荧光粉涂覆于310 nm紫外LED芯片上制备得到了显色指数高达95的LED器件。当驱动电流从50 mA逐渐增大到300 mA时,制备的LED器件表现出稳定的暖白光发射,其色坐标几乎不变。上述结果说明,本研究报道的NaYSiO_(4)∶0.02Ce^(3+)蓝色荧光粉在紫外LED芯片驱动的白光发光二极管照明上有着潜在应用价值。

AlGaN基深紫外LED光源灭活柯萨奇病毒研究

为探究在高温热处理AlN模板上制备的不同发光波长AlGaN基LED器件对病毒的灭活效率,本工作在发光波长257~294 nm范围内制备了7组不同发光波长AlGaN基深紫外LED器件,并探究其对柯萨奇病毒灭活效率。实验结果表明,高温热处理AlN模板可以将AlN模板位错密度降低至1.33×10^(7)cm^(-2),为制备高效率AlGaN基LED器件奠定了良好基础;基于高温热处理AlN模板制备的AlGaN基LED器件,在灭活距离2 cm、紫外辐照时间30 s实验条件下,发光中心波长在257~278 nm之间的AlGaN基LED器件对柯萨奇病毒灭活率≥99.90%,而发光中心波长为288 nm、294 nm的LED对柯萨奇病毒灭活率仅为99.47%及96.15%。根据以上研究结果,波长在257~278 nm之间的AlGaN基LED器件适合在病毒消杀领域应用;在本工作实验条件下,波长大于288 nm的AlGaN基深紫外LED器件对病毒灭活效果较差。

Zn^(2+)掺杂MgGa_(2)O_(4):Ni^(2+)近红外二区发光材料制备、表征及其成像应用研究

通过水热法结合后期真空热处理的方法制备了具有反尖晶石结构的Zn_(x)Mg_(0.993-x)Ga_(2)O_(4):0.7%Ni^(2+)(x=0~0.5)(ZMGO:Ni^(2+))近红外二区(NIR-Ⅱ:1000~1700 nm)荧光粉。随着Zn^(2+)掺杂量的增加,ZMGO:Ni^(2+)粉体样品的粒子尺寸逐渐变大。在635 nm激光激发下,可观测到粉体样品位于~1279 nm处的宽带发射峰,其可被归属为Ni^(2+)的特征发射。此外,Zn^(2+)掺杂使样品荧光猝灭的热激活能由244 meV减小到224 meV。采用发光强度最强的ZMGO:Ni^(2+)粉体样品与620 nm红光LED芯片封装成NIR-Ⅱ荧光粉转换LED(NIR-Ⅱpc-LED),并基于NIR-Ⅱ光穿透能力强和不产生生物组织自荧光的特性,以NIR-Ⅱpc-LED为光源,分别研究了其在有遮挡情况的夜视成像和生物组织成像上的应用。

β-Ga_(2)O_(3)的p型掺杂研究进展

β-Ga_(2)O_(3)具有超宽禁带宽度、高击穿场强、较高的巴利加优值等优点使其成为一种新兴半导体材料,在高功率电子器件、气体传感器、日盲紫外探测器等方面有着极大的应用潜力,但p型掺杂难的问题成为了β-Ga_(2)O_(3)发展的巨大障碍。本文首先简要概述了β-Ga_(2)O_(3)的优点,并介绍了其晶体结构和基本性质。其次,说明了β-Ga_(2)O_(3)的本征缺陷,尤其是氧空位对导电性能的影响。然后,详细讨论了β-Ga_(2)O_(3) p型掺杂的研究现状,包括p型掺杂困难的原因和N掺杂、Mg掺杂、Zn掺杂、其他受主元素掺杂、两种元素共掺杂以及其他方法。最后,总结并对β-Ga_(2)O_(3)未来的发展进行了展望。

Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)材料的发光性能和温度探测

通过高温固相法成功制备了一系列Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)荧光粉,对其微观结构、形貌、发光特性和温敏特性进行了表征。Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)荧光粉具有不同温度敏感性的双发射中心,分别来自于Bi^(3+)离子^(3)P_(1)→^(1)S_(0)跃迁和Mn^(4+)离子的^(2)E_(g)→^(4)A_(2g)跃迁。由于Bi^(3+)、Mn^(4+)离子的发光强度随温度变化的规律不同,利用该特性进行测温研究,在200~500 K范围内,该荧光粉的最大绝对灵敏度和相对灵敏度分别达到0.027 K^(-1)和1.83%·K^(-1),并且观察到荧光粉的发光颜色由橙黄色逐渐变为紫红色。实验结果表明,Ca_(2)MgTeO_(6)∶Bi^(3+),Mn^(4+)荧光粉作为光学测温材料在温度探测方面有一定的潜力。

一种具有识别Hg^(2+)和ClO^(-)荧光探针的设计和应用

设计合成了一种含双酯基的1,2,3-三氮唑化合物,与罗丹明B酰肼结合生成了具有“开-关”性质的荧光探针(简称L_(2)),应用光谱学表征了L_(2)的物理化学参数。L_(2)分别在DMF/Tris-HCl(1:1,v/v,pH=6.0,20μmol/L)和MeOH(20μmol/L)溶液中对Hg^(2+)和ClO^(-)显示出高选择性和灵敏性;利用荧光和紫外光谱分别测定了L_(2)对19种金属离子和14种阴离子的光学性能。实验表明,Hg^(2+)和ClO^(-)的存在使得L_(2)在585 nm和576 nm均有一个新的发射峰出现;同时伴随着荧光强度明显的增强,溶液体系发生了裸眼能识别的显色变化,表明Hg^(2+)可以将罗丹明分子的酰肼闭环结构转换为开环结构,并以1:2的比例方式生成了一种新配合物,这也被质谱、工作曲线、核磁滴定和TD-DFT计算的结果所证实;L_(2)对Hg^(2+)和ClO^(-)的检测限分别为7.45 nmol/L和0.67μmol/L。此外,生物活性测定显示L_(2)对HeLa细胞有非常低的毒性,并且可用于HeLa细胞中Hg^(2+)和ClO^(-)的细胞成像,表明L_(2)在体内可进行微测定Hg^(2+)和ClO^(-)的巨大潜力。

单电极电致发光纤维的连续制备及其可视化液体传感应用

随着柔性电子产品、智能传感器、智能穿戴等领域的兴起,柔性电致发光器件得到了蓬勃的发展。柔性电致发光纤维以其便携性、柔软性及可编织性,为可视化传感领域带来了巨大的发展潜力。但受限于其大多为双电极结构,制备工艺复杂,使其在成本、器件均匀性、灵敏性及柔软性方面仍存在不足。本文开发了一种单电极电致发光纤维,通过简单、可扩展和低成本的制造工艺,实现了电致发光纤维的连续制备。且通过无线驱动的方式实现了电致发光,单电极纤维接受无线电场能量,通过接地线与大地、无线发射源形成闭合回路,从而消除了对外部电源的依赖。单电极电致发光纤维由导电层、介质层和发光层构成,发光波长为456 nm,具有良好的力学性能、发光性能及柔软性。单电极电致发光纤维可应用于溶液的可视化传感,其发光强度对于氯化钠浓度的识别度可达到0.001%(质量分数),具有出色的灵敏度,在汗液检测及生物等方面具有重要意义。发光纤维可进一步编织成发光织物,其透气性及力学方面均与普通的商用面料相媲美,并可实现不同浓度氯化钠的可视化传感。在可穿戴设备领域,无线驱动的单电极电致发光纤维具有实现视觉显示和通信功能的巨大潜力。

金属卤化物CH_(3)NH_(3)PbBr_(3)钙钛矿量子点快速检测新烟碱类农药

以新烟碱类农药为靶标物,结合荧光传感策略构建了基于金属卤化物钙钛矿量子点CH_(3)NH_(3)PbBr_(3)(Perovskite quantum dots,PQDs)荧光探针快速检测新烟碱类农药的新方法。该方法的线性检测范围为0.0~20 mg/L,相关系数为0.9939,检出限和定量限分别为0.17 mg/kg和0.56 mg/kg。对萝卜和香蕉样品中噻虫胺的加标回收率在79.3%~115.4%之间,日内日间相对标准偏差在3.8%~9.4%之间。该方法具有高灵敏度、高选择性和适用性,为农产品中新烟碱类农药残留的风险防控提供了一种有效的检测技术。对噻虫胺与钙钛矿量子点之间的相互作用进行了研究,结果表明,钙钛矿量子点与噻虫胺之间的相互作用是一个动态过程,噻虫胺对钙钛矿量子点的荧光猝灭方式为通过氢键或范德华力形成了新的复合物的静态猝灭。其内容可作为其他光谱分析手段的技术基础,其分析检测结果可为果蔬安全监管提供有价值的建议。

基于蓝光TADF材料的敏化白光OLED特性

白光有机发光二极管(WOLEDs)由于面光源、可柔性、轻薄、自发光等优势而广泛应用于显示和照明领域。目前,高效溶液处理的混合白光有机发光二极管很少被报道。本文选择蓝色热致延迟荧光材料DMAC-DPS作为传统橙色磷光材料PO-01-TB的敏化主体,制备了热活化敏化的杂化单发光层有机发光二极管白光器件,分析了器件能量传递机制。通过主客体掺杂浓度调控,实现了外部量子效率最高为8.00%、电流效率为22.32 cd/A、对应CIE坐标(0.405,0.497)及色温为4059 K的暖白光OLED器件,增加空穴阻挡层DPEPO有效地提高了器件的光谱稳定性,实现了更小的ΔCIE(0.017,0.016)。

高热稳定性近红外荧光粉BaY_(2)Al_(2)Ga_(2)SiO_(12):Cr^(3+)的合成及发光性质

近年来,近红外荧光粉转换发光二极管(NIR pc-LED)在夜视、生物成像和无损检测等领域引起了广泛关注。然而,获得兼具高量子效率和优异热稳定性的近红外荧光粉仍然是一个巨大挑战。本文利用高温固相法合成了一种新型近红外荧光粉BaY_(2)Al_(2)Ga_(2)SiO_(12):Cr^(3+)(BYAGSO:Cr^(3+)),并系统研究了材料的结构和发光性质。在440 nm蓝光激发下,BYAGSO:Cr^(3+)荧光粉的发射光谱在650~850 nm范围内呈现锐线和宽带的混合发射,源于Cr^(3+):^(2)E→^(4)A_(2)自旋禁戒跃迁和^(4)T_(2)→^(4)A_(2)自旋允许跃迁发射。该近红外发光表现出可观的量子效率和良好的热稳定性,最优化样品的外量子效率可达30.3%,在200℃时样品的发光强度可保持其在室温时强度的99%。通过将BYAGSO:Cr^(3+)荧光粉与450 nm蓝光LED芯片结合,我们封装了一个NIR pc‐LED器件。该器件在300m A驱动电流下,输出功率为70.83 mW;在20m A驱动电流下,光电转换效率为11.20%。研究结果表明,BY-AGSO:Cr^(3+)在NIR pc-LED领域具有良好的应用前景。

多格位阳离子共掺提升LiScSi_(2)O_(6)∶Cr^(3+)近红外荧光粉的光吸收

采用高温固相法制备Na^(+)、In^(3+)、Ge^(4+)单掺或共掺杂的LiScSi_(2)O_(6)∶Cr^(3+)荧光粉,通过漫反射光谱、光致激发和发射光谱、量子效率测试等手段对其光吸收及光致发光性能进行了研究。实验结果表明,Na^(+)、In^(3+)、Ge^(4+)等离子单独掺杂均可提升LiScSi_(2)O_(6)∶Cr^(3+)荧光粉对460 nm蓝光的吸收,而多格位阳离子共掺可进一步增强光吸收能力,吸收效率可从最初的50.5%提升至60.9%。多格位离子单掺或共掺引起Cr^(3+)占据八面体结构畸变程度增加,从而导致光吸收增强。优化荧光体系LiSc_(0.4)In_(0.6)Si_(1.6)Ge_(0.4)O_(6)∶Cr^(3+)的近红外发射峰波长为860 nm,半高宽为160 nm,内、外量子效率分别为72.5%和41.8%,封装制成的荧光转换型LED器件在100 mA驱动电流下近红外光输出功率为63.1 mW,近红外电光转换效率为22.3%,表现出较好的近红外发光综合性能。本研究工作为增强Cr^(3+)激活近红外荧光粉的光吸收提供了一种有效手段。

基于多功能苯乙基溴化铵修饰层的喷墨打印钙钛矿量子点发光二极管

钙钛矿量子点(PQD)的喷墨打印技术在全彩显示应用中具有巨大潜力,但一些关键问题仍然影响其发光效率,例如不平衡的载流子注入、低质量的钙钛矿薄膜以及PQD自身的非辐射复合通道等。为解决这些问题,我们引入了界面修饰层苯乙基溴化铵(PEABr)以平衡器件的载流子传输。PEABr与钙钛矿二元溶剂(甲苯、萘)具有相似的结构,可改善PQD的印刷特性和成膜能力,并有效钝化PQD膜的Br-空位和界面缺陷。基于这一策略,成功实现了在414 cd/m^(2)亮度下,最大外量子效率(EQE)达到8.82%、电流效率(CE)达到29.15 cd/A的喷墨打印钙钛矿量子点发光二极管(PeLED),为喷墨打印技术在未来显示领域中的应用提供了有益的思路。