(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_(3)-(Ca_(0.5)Sm_(0.5))(Mg_(0.5)Nb_(0.5))O_(3)铁电陶瓷的光致介电响应与光致发光

介电常数在光照下发生改变的特性可用于开发新型光控器件。采用传统固相烧结法制备了不同物质的量比的(1-x)(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_(3)-x(Ca_(0.5)Sm_(0.5))(Mg_(0.5)Nb_(0.5))O_(3)(KNN-x CSMN,0.02≤x≤0.06)陶瓷,研究了其结构与光致介电响应行为。引入CSMN组分后,陶瓷的相结构由正交相转变为赝立方相,晶粒尺寸明显减小。在365 nm波长的光照下观察到明显的光致介电响应,并在x=0.03和测试频率为80 Hz时陶瓷具有高达约249%的介电可调率。弥散指数从1.43增加到1.82表明其弛豫行为增强,光学带隙从3.00 eV降低到2.36 eV。在406 nm波长的光激发下陶瓷的光致发射光谱显示出强烈的橙红色发射。同时,在光的开与关状态下其电容值呈现出可逆的开关特性,电容比约为3.5。这些结果有助于探索新型非接触式器件,如光调电容式传感器、光开关。

基于辐射光致发光的高剂量测量材料应用研究进展

近年来,研究发现若干用于辐射探测的辐射光致发光材料因其可测量剂量限值高及剂量范围宽,已被广泛应用于核退役设施剂量监控、荧光核径迹探测、医学治疗、辐射成像及核辐射场所可视化等领域。本研究针对目前可用于高剂量测量的辐射光致发光材料(包括无机激活剂离子掺杂体系、无机未掺杂体系及有机聚合物体系)的研究现状进行概述,重点对各体系的发光机理、基本特征、种类及应用现状进行梳理,同时对比分析不同体系材料辐射剂量响应高低的影响因素及其性能优劣。本研究旨在对目前适用于高剂量测量的辐射光致发光材料在剂量探测性能提升方面的研究进行概述,同时提出改进优化的可行性举措,并对其未来发展趋势进行展望。

基于线阵InGaAs相机的光伏电池板光致发光成像系统研究

现有光伏电池板缺陷检测多采用电致发光激励以及面阵相机检测等方法,存在操作复杂、效率低等问题,为此开展基于线阵InGaAs相机的光伏电池板光致发光成像系统研究。首先,设计线阵InGaAs相机硬件框架与逻辑框架,以FPGA驱动线阵InGaAs相机完成数据采集与图像显示。通过固定模式噪声去除算法与直方图双向均衡算法,去除了缺陷图像中固定模式噪声,同时提升了图像的对比度和清晰度。最后通过搭建整体成像系统,通过光致发光成像对不同种类的光伏电池板的多种缺陷进行成像实验,检测精度达到0.2 mm/pixel。实验结果表明该系统可以完成对单晶硅与多晶硅光伏电池板中隐裂、黑斑、坏片、混档和脏污等缺陷的检测。

高温退火对硅基微腔的光致发光影响

纳米硅的研究是目前发光领域中非常活跃的方向。其发光性能可改进目前的硅基发光器件的性能,实现硅基光源集成,有利于突破其发光效率低的技术瓶颈。通过分别控制空气和氧退火氛围、不同的退火时间,采用纳秒脉冲激光制备蜂窝状纳米单晶硅阵列的腔体结构,分别获得对应纳米硅表面Si-O-Si局域态630 nm光致发光源和对应Si=O的局域态710 nm光致发光源。为了进一步解释这种现象,提出一种局域态与量子限制效应相互竞争导致硅材质表面形成类三能级结构的模型,该类三能级结构可在控制不同退火氛围和不同退火时间的机制下,受到光激励而形成可调制特征发光源。

Sm^(3+)掺杂Ba_(0.85)Ca_(0.15)Ti_(0.90)Zr_(0.10)O_(3)无铅多功能铁电陶瓷的储能和光致发光性能

通过高温固相反应法制备了Ba_(0.85)Ca_(0.15)Ti_(0.90)Zr_(0.10)O_(3)∶xSm^(3+)(BCTZ∶xSm^(3+),x=0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%,物质的量分数)陶瓷,系统研究了其微观形貌、铁电性能、储能性能和光致发光性能。研究表明,Sm^(3+)掺入后,陶瓷平均晶粒大小明显下降,致密度显著提高。所有陶瓷均表现出典型的铁电性。BCTZ∶xSm^(3+)陶瓷放电储能密度得到了极大的提高,BCTZ∶1.0%Sm^(3+)陶瓷放电储能密度较纯BCTZ陶瓷可提高约49.0%。此外,在408 nm光的激发下,BCTZ∶xSm^(3+)陶瓷在596 nm左右表现出强烈的橙红色发光,且发光强度相对可调性可达449%。

基于(PEA)_(2)PbBr_(4)单晶的光致发光防伪织物标贴制备与性能

为制备高效轻质的荧光防伪织物标贴,采用反溶剂气相辅助结晶法生长不同尺寸和密度的苯乙胺溴化铅((PEA)_(2)PbBr_(4))单晶,并将其旋涂封装于PVC薄膜内,与织物热轧复合,得到具有光致发光防伪功能的织物标贴;通过XRD、SEM、紫外可见光度计和瞬态荧光光谱仪等测试对单晶的结构、复合膜与织物标贴的发光特性进行分析。结果表明:采用简单温和的工艺即可有效制备晶体并调控其尺寸和密度,制作具有防伪功能的织物标贴。尺寸为5~10μm的二维结构单晶,其厚度约200 nm;通过调节邻二氯苯与N,N-二甲基甲酰胺的溶剂比例能够有效控制(PEA)_(2)PbBr_(4)单晶尺寸。当单晶尺寸约为5μm时,其分布状态、结晶性和发光性能最为优异,其复合膜的吸收峰和发射峰分别位于391 nm和414 nm处。采用超微量的单晶防伪标贴即可在365 nm紫外光的激发下发出强烈均匀的蓝紫色光,并且,用于织物防伪能够达到洗可穿及耐磨标准,实现有效的防伪功能。

原子掺杂对不同配体中碳点光致发光性能的影响研究

碳点具有光学性质可调及光稳定性好的特性,被广泛应用于各种工业领域,特别是光致发光领域。碳点的光致发光与碳源的分子结构密切相关,其中碳点自身分散性会影响发光强度。为研究碳点在不同配体中的光致发光性能,采用掺杂合成-溶液透析法,制备了3种分子结构的碳点材料,掺杂碳点NCDs、共掺杂碳点NSCDs及混合碳点NCDs+NSCDs。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射表征了其显微形貌,利用紫外可见光谱仪测试了其吸光强度,配置了乙醇、有机溶液进行紫外和自然光照射发光测试,研究了3种碳点的分散性及发光性能。研究结果表明,NCDs呈二维细片状形貌,NSCDs的掺杂原子负载在其表面,而NCDs+NSCDs的掺杂原子团具有强的单分散性。3种碳点均为均匀分布的纳米颗粒,尺寸大小约1.8 nm。以NCDs的碳特征峰为初始位置基准,NSCDs的特征峰明显向左发生了偏移,NCDs+NSCDs的特征峰也发生了向左偏移,但显著程度低于NSCDs。其主要原因是掺杂原子团的引入使晶面间距发生变化,影响了碳点晶面间距的大小,表明掺杂原子已引入碳点中。3种碳点在自然光照射下均发出绿色荧光,且随着激发波长越长偏向蓝移,其中NCDs+NSCDs荧光发光颜色最深,表明其具有更强的亲水性和分散性。分散性的增强会使碳点的发光强度增强,NCDs+NSCDs在不同配体中的发光强度最强,表明其分散性强,增强了其光致发光性能。本研究为碳点发光性能在光致发光及其他领域的应用提供了参考。

新型硅酸盐型荧光粉K_(3)(Y_(0.88)Yb_(0.10)Ho_(0.02))Si_(2)O_(7)的上转换光致发光及光学测温性能研究

本文采用普适的固相法合成一种新型硅酸盐K_(3)(Y_(0.88)Yb_(0.10)Ho_(0.02))Si_(2)O_(7)荧光粉,并系统研究样品的上转换光致发光和光学测温性能。研究表明,在980 nm激发下,K_(3)(Y_(0.88)Yb_(0.10)Ho_(0.02))Si_(2)O_(7)荧光粉表现出红光发射,主发射峰位于665 nm,归属于Ho^(3+)的^(5)F_(5)→^(5)I_(8)跃迁。通过对发光强度和激发功率的对数变换,研究荧光粉的上转换机制和可能导致的上转换的光子反应,证明(5S4,5F2)→5I8跃迁上转换发光机制为三光子机制,^(5)F_(5)→^(5)I_(8)跃迁则为双光子机制。K_(3)(Y_(0.88)Yb_(0.10)Ho_(0.02))Si_(2)O_(7)荧光粉的^(5)F_(5)/(^(5)F_(4),^(5)S_(2))的非热耦合能级的荧光强度比结果表现出其良好的光学测温潜力,经计算其最大灵敏度约为0.17 K^(-1)(423 K)。

Cr^(3+)掺杂Y_(3)Al_(5)O_(12)-Al_(2)O_(3)的光致发光和温度传感特性研究

为了开发具有高发光效率和高测温灵敏度的光学温度传感材料,采用高温固相法合成了一系列Cr^(3+)掺杂Y_(3)Al_(5)O_(12)-xAl_(2)O_(3)(x=0,0.5,1.25,2,2.75,3.5)固熔体。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、稳态激发和发射光谱表征,详细研究了Y_(3)Al_(5)O_(12)中Al_(2)O_(3)的掺杂浓度对其结构和发光性能的影响。研究表明,提高Al_(2)O_(3)掺杂量可以增加固熔体中的八面体配位,同时削弱了晶体场强度,有利于Cr^(3+)的发光。在303~773 K温度范围内,利用该材料中Cr^(3+)荧光寿命以及热耦合能级荧光强度比的温度依赖特性进行测温研究,两种方法的相对测温灵敏度分别在500 K时达到最大值0.802%K^(-1),在303 K时达到最大值0.977%K^(-1)。除此之外,本文首次提出利用激光强度与荧光强度之比作为测温参数的比率型测温方法,在773 K时取得最大相对测温灵敏度为1.036%K^(-1)。上述研究结果表明,Cr^(3+)掺杂Y_(3)Al_(5)O_(12)-xAl_(2)O_(3)固熔体材料具有良好的光学温度传感特性,三种不同模式的测温方法为该材料在发光测温领域的应用提供了广阔的前景。

基于拉曼与光致发光技术的甲胺铅碘光致退化研究进展

甲胺铅碘是一种重要的新型光电功能材料,在下一代光电器件中呈现出广泛的应用前景。然而,材料稳定性差,易在光照下发生退化,成为制约材料大规模商用的瓶颈。基于拉曼以及光致发光测试技术对此类材料进行表征,从而研究退化过程、探讨退化机理,是最终解决材料光致退化问题的关键之一。本文将对基于上述两种技术的甲胺铅碘退化研究工作进展进行总结。

铅卤钙钛矿温度依赖光致发光性质的研究进展

铅卤钙钛矿是一种重要的新型光电材料,对其光致发光(PL)特性的深入研究对钙钛矿激光器以及发光二极管等器件的开发与性能评估具有重要的参考意义。进一步地,变温PL光谱技术不仅可用于探测材料不同温度下的发射特性,还可以据此细致探讨材料内电子声子间相互作用机制。本文将对人们使用变温PL光谱技术研究铅卤钙钛矿PL特性的研究进展进行总结,对后续进一步开展材料光学性质的研究工作提供参考。

纳米线二聚体对单层WSe_(2)光致发光光谱的增强研究

二维过渡金属硫族化物(two-dimensional transition-metal dichalcogenides,2D-TMDs)是一种直接带隙半导体,表现出显著的光学特性,成为各种光电探测器、光伏和发光二级管等光电器件的理想材料。然而,由于原子级厚度的限制,TMDs的本征光吸收率和发射率非常低,限制了光与物质之间的相互作用,严重阻碍了其在电子学和光子学中的应用。而等离子体纳米结构可以将光限制在纳米尺度,极大增强局域电场强度,从而显著增强光与物质之间的相互作用。因此在这里,构建了由单层WSe_(2)和银纳米线二聚体(nanowire dimer,NWD)组成的复合体系,研究了单层WSe_(2)激子与NWD等离子体的相互作用,相比于原始单层WSe_(2),在NWD/WSe_(2)复合体系中荧光强度初步实现了1.2倍增强。理论模拟揭示这里荧光增强源于NWD的高辐射效率、purcell效应和激发增强,理论分析很好的解释了实验结果,证明了该体系可以有效地增强单层WSe_(2)的荧光。

(113)B和(100)面InAs/GaAs量子点光致发光光谱特性研究

利用分子束外延技术在(100)和(113)B GaAs衬底上进行了有/无AlAs盖帽层量子点的生长,测量了其在4~100 K温度区间的PL光谱。通过对PL光谱的积分强度、峰值能量和半高宽进行分析进而研究载流子的热传输特性。无AlAs盖帽层的(113)B面量子点的PL光谱的热淬灭现象可以由载流子极易从量子点向浸润层逃逸来解释。然而,有AlAs盖帽层的(113)B量子点的PL热淬灭主要是由于载流子进入了量子点与势垒或者浸润层界面中的非辐射中心引起的。并且其PL的温度依存性与利用Varshni定律计算的体材料InAs的温度依存性吻合很好,表明载流子通过浸润层进行传输受到了抑制,由于AlAs引起的相分离机制(113)B量子点的浸润层已经消失或者减小了。(100)面有AlAs盖帽层的PL半高宽的温度依存性与无AlAs盖帽层的量子点大致相同,表明在相同外延条件下相分离机制在(100)面上不如(113)B面显著。

Sm^(3+)掺杂0.96Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)-0.04CaTiO_(3)陶瓷的制备及光致发光性能研究

采用固相烧结法制备了一系列Sm^(3+)掺杂0.96Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)-0.04CaTiO_(3)(NBT-0.04CT∶xSm^(3+),0.002≤x≤0.020)无铅陶瓷。通过X射线衍射仪表征样品的物相结构,所有样品均呈现单一钙钛矿结构。用荧光光谱仪测量样品的发光性能,样品在479 nm处激发峰最强,可与白光LED合成中使用的蓝色LED芯片相匹配。发射主峰位于597 nm(^(4)G_(5/2)→^(6)H_(7/9)),呈现强橙红色发光。NBT-0.04CT∶0.010Sm^(3+)陶瓷在Sm^(3+)掺杂NBT-0.04CT陶瓷中的发光性能最佳,且在278~473 K陶瓷样品的发光性能呈现良好的热稳定性。结果表明,NBT-0.04CT∶xSm^(3+)陶瓷在白光LED中具有广阔的应用前景。

辐射光致发光材料及其应用研究进展

随着我国核辐射技术的进步,辐射探测在近些年也得到了高速发展,并被广泛应用于辐射安全监测、放射性医学诊疗、X射线安监系统、工业无损探伤以及微观粒子轨迹探测等诸多领域。辐射光致发光(Radio-photoluminescence,RPL)是一种在电离辐射作用下,材料内部产生新的发光中心,并被紫外光激发进而发光的现象,可作为一种新型辐射探测手段。RPL材料通常具有存储辐射信息、信息几乎不衰减、剂量线性响应好、均匀稳定的高辐射灵敏度、能量依赖性小和可重复读数等特点,弥补了光释光(Optically stimulated luminescence,OSL)和热释光(Thermally stimulated luminescence,TSL)材料在存储稳定性和重复使用性等方面的不足。自RPL现象被报道以来,RPL材料层出不穷,如传统的Ag掺杂磷酸盐玻璃、Al2O3:C,Mg和LiF,再到新型的Cu离子掺杂体系、Sm离子掺杂体系以及无掺杂体系材料等。同时,RPL应用也被不断发掘,目前它已成为辐射探测领域不可或缺的材料之一。基于此,本文概述了RPL材料的最新进展,重点梳理了传统和新型RPL材料的发光原理、性能特点及其应用,特别对比了不同RPL材料在辐射探测性能方面的差异。最后,本文对RPL材料的优势及其不足之处进行了归纳分析,并对其发展趋势进行了展望。

Sm^(3+)掺杂0.94Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)-0.06BaTiO_(3)无机多功能陶瓷的储能行为和光致发光性质

近年来,无机多功能材料在各个领域得到了广泛的应用.掺杂稀土的铁电材料作为一种新型的无机多功能材料具有很大的潜力.本文系统地研究了Sm^(3+)掺杂的0.94Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)-0.06BaTiO_(3)(BNTBT)陶瓷的铁电、储能行为和光致发光性能.结果表明,Sm^(3+)的引入有效地抑制了BNTBT的晶粒生长,导致剩余极化(P_(r))和矫顽场(E_(c))明显下降.在60 kV/cm的外加电场下,当Sm^(3+)掺杂浓度为0.6%时,W_(rec)达到最大值0.27 J/cm^(3).储能效率(η)随着电场的增加而逐渐降低,在掺杂浓度大于0.6%时稳定在45%附近.此外,在408 nm的近紫外光的激发下,所有Sm^(3+)掺杂的样品都表现出可见光的输出,当Sm^(3+)的掺杂量为1.0%时发光强度达到最大,在701 nm处(^(4)G_(5/2)→^(6)H_(11/2))发光强度的相对变化(ΔI/I)达到700%.本文制备了一种同时具有储能和光致发光特性的新型陶瓷,为无机多功能材料的开发提供了一种有希望的策略.

新型橙红色荧光粉Ba_(3-x)S_(r)Nb_(2)O_(9):xSm^(3+)光致发光研究

采用高温固相法制备了一类新型橙红荧光粉Ba_(3-x)S_(r)Nb_(2)O_(9):xSm^(3+),通过XRD图谱鉴定了样品的纯相结构。根据激发发射光谱,紫外激发406 nm下,该荧光粉在596 nm处呈现出明亮的橙红光发射,Sm3+的猝灭浓度为0.04。结合变温光谱,分析得出在高温453 K下,其PL发射强度仍保持在室温下的76.5%,具有良好的热稳定性。此外,通过将样品与蓝色LED芯片简易封装,在激发电流160 mA下,Sm^(3+)掺杂荧光粉在色坐标(0.3314,0.3381)下发出明亮的白光,接近理想白光(x=0.33,y=0.33),显色指数高达93.3。结果表明,作为新型铌酸锶钡基质的荧光粉,在掺杂稀土Sm3+后,在紫外白光发光二极管(UV-WLEDs)中具有极高的应用可行性。

稀土光致发光材料的研究现状和应用

本文就稀土光致发光材料进行了分类 ,对其发光特性作了简要介绍 ,综述了其开发与应用的历史与现状 ,并介绍了其目前在各个领域的应用产品 .

具有界面依赖光致发光的双层WS_(2)/Ga_(2)O_(3)异质结的能带工程

利用垂直WS_(2)/Ga_(2)O_(3)异质结构中异质界面诱导了反常的光致发光(PL)发射。垂直堆栈的WS_(2)/Ga_(2)O_(3)异质界面使其形成了II型能带结构,导致与Ga_(2)O_(3)层接触的底层WS_(2)的PL强度下降。而异质界面的强耦合作用也影响了双层WS_(2)中的同质层间相互作用,使得上层WS_(2)出现反常的PL增强。这种堆栈新型二维异质结构为定制目标能带结构并控制其光子和电子行为提供一种新的手段。

InPBi禁带下红外光致发光效率的Bi组分依赖研究

稀Bi半导体InPBi的光致发光(Photoluminescence,PL)主要来自缺陷能级跃迁过程,具有红外长波长、大线宽和高辐射强度等特点,因而引发广泛兴趣。针对InPBi的红外发光效率问题,本文研究了不同Bi组分InPBi的激发功率依赖红外PL光谱演化规律。实验发现,随着Bi组分增大,PL线型发生显著变化,导致发光波长总体红移;同时激发功率依赖的PL积分强度演化分析表明,发光效率随Bi组分先增大然后下降,在0.5%组分时发光效率达到峰值。发光效率增大一方面归因于Bi捕获空穴降低非辐射复合,另一方面来自Bi的表面活性剂效应;而高Bi组分引入过多缺陷从而抑制了Bi的优势,导致发光效率下降。这些结果或有助于理解InPBi的红外发射性能,表明InPBi具有红外光电子应用前景。