基于锥形超晶格p-AlInGaN层的AlGaN基深紫外发光二极管性能优化

为了解决AlGaN基深紫外(DUV)发光二极管(LED)中的严重电子溢出和低空穴注入的问题,本文提出了一种新型锥形超晶格p-AlInGaN层,它大幅改善了基于AlGaN的DUV LED的光电特性.与传统结构相比,所提出结构的输出功率提高了337.8%;同时它的内部量子效率(IQE)也高达96%,并且没有效率下降现象.仿真计算结果表明,锥形超晶格p-AlInGaN层的引入明显增加了多量子阱(MQWs)内载流子的浓度并降低了量子阱(QWs)内的电场,导致了更高的辐射复合率,为改善DUV LED的性能提供了一个有吸引力的解决方案.

基于蓝光HLCT材料pCzAnN作敏化主体的单发光层白光有机发光二极管

有机发光二极管(Organic light-emitting diodes,OLEDs)作为照明和显示领域极其具有竞争力的技术,近年来备受关注。实现超简单、高效率、低滚降的白光OLEDs,对有机发光层材料的选择至关重要。杂化局部和电荷转移(Hybridized local and charge transfer,HLCT)材料的“热激子”通道可以将高能三线态激子窜跃至单线态,实现理论上100%的激子利用率,快速的反向系间窜跃可有效抑制三线态激子猝灭,从而降低器件效率滚降。基于此,本文首先通过电荷平衡策略优化器件结构,制备了基于HLCT材料pCzAnN的高效蓝光OLED。在此基础上,以pCzAnN作为传统荧光材料的敏化主体,通过不完全能量传递策略,实现了双色及三色白光OLEDs制备。制备的白光OLEDs最高显色指数达到90,最大外量子效率达到8.76%,且展现出较低效率滚降及良好的光谱稳定性。本研究对开发简单、高效率、低滚降白光OLEDs具有指导意义。

镉系量子点材料的制备及其发光二极管结构优化

量子点(QDs)纳米晶体具备出众的窄半峰宽,且尺寸和发光波长易调节等优点,成为纳米材料领域的新星,而量子点电致发光二极管(QLED)的应用也随之得到研究人员的关注。文章的研究通过材料配比的设计,调节CdZnS-QDs的尺寸和发光波长,使其在CdSe-QDs基QLED中辅助器件的性能提升,最终能得到光致发光波长在425~455 nm的蓝紫色CdZnS-QDs。使用宽带隙的CdZnS-QDs作为器件的无机插入层材料,能够对CdSe-QDs作为发光层的QLED的能带匹配、激子传递和界面修饰等进行优化。通过对比实验探索最佳的QDs合成策略,精确控制QDs的发光峰位,并将得到的结晶性强且尺寸均匀的量子点制备CdSe-QDs基电致发光器件,在发光层与无机电子传输层之间插入制备的CdZnS-QDs,得到的器件在电流密度为1000 mA/cm^(2)时,亮度从227188 cd/m^(2)提升到313775 cd/m^(2),最大的电流效率达到38.1 Cd/A。该方法可以为QLED结构的设计提供新的思路。

基于BCPO发光材料近紫外有机发光二极管的电致发光效率与稳定性

近十年来,制备近紫外有机发光二极管成为有机电子学领域的研究热点之一.但是当器件的电致发光波长延伸到400 nm以下后,对器件中各功能层的材料选择提出了更高要求.本实验中,以宽带隙小分子材料BCPO(bis-4-(N-carbazolyl)phenyl)phenylphosphine oxide)为发光层,基于BCPO的发射光谱确定了电子传输材料和空穴传输材料,制备了电致发光峰位波长在384 nm附近的近紫外有机发光二极管.在最佳的器件结构下,器件的最大外量子效率达到2.98%,最大辐射功率达到38.2 mW/cm^(2).电致发光谱中波长在400 nm以下的近紫外光占比为57%.结果表明器件在恒压模式下展示了良好的稳定性,此外,对影响器件稳定性的多个关键因素给予了深入的分析.

以科研促进大学本科教学改革--以发光材料转换发光二极管为例

目前,国内高校大都重视科研,轻视教学,且传统“填鸭式”的教学方式已无法满足当今世界对复合型人才培养的需求。因此,如何通过课程教学改革,提高本科教学质量,是当前亟需解决的问题。本文利用大学生科研创新项目,以发光材料转换发光二极管为研究对象,激发学生的学习激情,加深其对理论基础知识点的理解,有效提高课堂教学与教学质量,进而探究科研对半导体物理与器件课程教学的促进作用。

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。

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%。

基于磁性纳米材料Fe_(3)O_(4)@PPy和聚集诱导发光材料(TTAPE)检测肝素药品中的多硫酸软骨素残留

合成了一种聚吡咯修饰的磁性纳米颗粒(Fe_(3)O_(4)@PPy),通过结合AIE荧光探针四苯基乙烯衍生物(TTAPE)建立了一种检测肝素药品中多硫酸软骨素的检测方法。肝素和多硫酸软骨素与TTAPE结合导致运动受限,进而释放荧光,而Fe_(3)O_(4)@PPy加入后可以猝灭其荧光。研究了肝素和多硫酸软骨素与TTAPE结合后荧光增强规律和Fe_(3)O_(4)@PPy对它们的荧光猝灭规律,建立了不同的猝灭曲线,进而同时检测肝素和多硫酸软骨素。实验确定了肝素和多硫酸软骨素的最佳荧光检测波长为482 nm,Fe_(3)O_(4)@PPy的使用量为5 mg,检测浓度的线性范围为0~3.5 mg/L,肝素浓度的相对偏差在0.5%以下。肝素实际样品中多硫酸软骨素的回收率为90%和96.67%,相对标准偏差为4.4%和4.1%。

稀土离子掺杂NaGdF_(4)下转换发光材料的制备及发光性能研究

选择NaGdF_(4)作为基质材料,以Er^(3+)、Yb^(3+)为掺杂元素,采用水热法制备出了Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂的NaGdF_(4)下转换发光材料,通过XRD、SEM、发射光谱、荧光衰减分析等对其进行了表征。结果表明,Er^(3+)/Yb^(3+)的掺杂没有改变NaGdF_(4)的晶格结构,未生成新的产物,样品具有较好的纯度,平均粒径尺寸在50~60 nm之间。以380 nm激发光照射样品,发射光谱出现了699,662,563和554 nm的发射峰,分别对应着Er^(3+)离子的^(4)I_(9/2)→^(4)I_(15/2)、^(4)F_(9/2)→^(4)I_(15/2)、^(4)S_(3/2)→^(4)I_(15/2)和^(2)H_(11/2)→^(4)I_(15/2)能级跃迁。随着Yb^(3+)掺杂浓度的增加,近红外光区的发光强度呈先上升后下降趋势,CIE色坐标表明样品的颜色由黄绿光区逐渐向蓝紫光区转变,当n(Er^(3+))∶n(Yb^(3+))=2∶2时,NaGdF_(4)发光材料在可见光区域的发射光谱强度最高。能量传递效率和量子效率随Yb^(3+)浓度的增加而不断增大,当Yb^(3+)的浓度达到6%(摩尔分数)时,样品寿命最低为7.70μs,该掺杂浓度下的NaGdF_(4)具有最高的能量传递效率和量子效率,分别为81.19%和181.19%。

高性能YVO_(4)基稀土杂化发光材料的构建及其能量传递机制

采用溶剂热和离子交换两步实验法,以YVO_(4)为无机基质,2-噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)为有机配体,构建了具有核壳结构的YVO_(4)∶Eu^(3+)@YVO_(4)∶Eu^(3+)-TTA稀土杂化发光材料,研究了其高效的发光性能和内部的能量传递机制。结果表明,在621nm的监控波长下,YVO_(4)∶Eu^(3+)@YVO_(4)∶Eu^(3+)-TTA稀土杂化发光材料在280~420nm范围内有两个很强的吸收峰(即V-O峰和TTA特征吸收峰)。YVO_(4)基质通过交换作用能量传递,而TTA有机配体通过分子内能量传递,可将吸收的紫外光能量有效地传递给Eu^(3+),从而实现了Eu^(3+)更高效的可见光(红光)发射。

量子点发光二极管传输层研究进展

量子点发光二极管(QLED)凭借着色纯度好、半最大发射带宽窄、无机成分寿命长、合成工艺简单等优点,在显示和固态照明等领域表现出广泛的应用潜力。近年来,QLED的性能提升迅速,有取代有机发光二极管(OLED)的趋势。QLED的传输层材料的选择对提高器件的载流子注入起到了至关重要的作用。传输层的化学性质及其界面也会对器件的稳定性和寿命产生影响。本文总结了QLED传输层的研究现状,分析了制约QLED性能的因素,介绍了其性能改进的方向方法,并展望了QLED的未来发展。

稀土铝酸锶发光材料与刨花热压成型工艺研究

采用定向刨花板生产工艺,把稀土铝酸锶长余辉发光材料按不同方式、不同比例加入刨花中,通过热压成型,测试加入稀土铝酸锶发光材料的刨花板材发光性能、力学性能,研究刨花-稀土铝酸锶复合发光材料的成型技术。结果表明:稀土铝酸锶与刨花最优混合比例为1∶15;测试成型后的稀土铝酸锶发光刨花板物理力学性能优于GB/T41715—2022中干燥状态下非承载型定向刨花板;稀土铝酸锶发光刨花板的发光强度在黑暗环境下由高到低再到稳定状态,初步余晖试验在日照3小时后在黑暗环境下余晖效应能达到12小时以上,满足稀土铝酸锶发光刨花板在室内外建筑及各使用领域中的应用效果。

柔性有机发光二极管材料与器件研究进展

有机发光二极管(Organic Light Emitting Diodes,简称OLED)是全固态的薄膜发光器件。由于OLED的可柔性制备、低驱动电压、低功耗等优点,其在未来的可穿戴应用上具有广阔的发展前景。目前,小尺寸的OLED显示器已经实现商业化,大尺寸的OLED电视和照明也已有产品问世,但OLED器件的可穿戴应用尚处于探索期。综述了近年来基于可穿戴应用的柔性OLED材料及器件技术的研究进展,具体介绍了柔性基板材料、柔性薄膜晶体管材料、柔性OLED发光层技术、柔性薄膜封装材料与技术等方面的研究进展。此外,介绍了近几年来兴起的一些新型的柔性器件制备技术,如柔性纤维布基底技术、纤维状聚合物发光电化学池技术、对称平面层器件结构和狭缝涂布式印刷技术等。最后,对柔性OLED材料与器件技术的发展趋势进行了展望。

有机材料Tb（AcA）_3·phen为发射层的绿色发光二极管

报道用有机材料Ｔｂ（ＡｃＡ）３·ｐｈｅｎ作为发射层的绿色发光二极管。二层结构为玻璃衬底ＩＴＯ／芳香族二胺类衍生物ＴＰＢ／Ｔｂ（ＡｃＡ）３·ｐｈｅｎ／Ａｌ，各功能层均用真空热蒸发法制备。在正向直流偏压驱动下获得Ｔｂ３＋的特征发光，同时还发现一个峰位４３０ｎｍ的蓝光发射，它来源于空穴输运层ＴＰＢ。在室温条件下器件的阈值电压力４Ｖ，当驱动电压提高到１６Ｖ时，器件的最高发光亮度达到２００ｃｄ／ｍ２。通过对器件光谱及电学特性的测量、比较与分析，探讨了有关稀土有机电致发光的发光机理等问题。

白光二极管用Ba_3MgSi_2O_8基质发光材料的溶胶雾化-微波烧成与光谱性质

分别采用溶胶雾化-微波烧成工艺和高温固相法制备了用于白光发光二极管的Ba3MgSi2O8∶Eu,Mn,Al荧光粉。溶胶雾化-微波烧成两步法制备的样品物相纯度和结晶度都比较高,具有中心位置437,500,608nm的三色发射带。在375nm紫外光激发下,发光的色坐标为x=0.3253,y=0.2134,相关色温7391K,可得到预期的白光发射。其中蓝、绿两个发射带分别来自于Ba3MgSi2O8和Ba2SiO4晶格中Ba2+格位的替位原子Eu2+的5d-4f跃迁,红光发射带源于Ba3MgSi2O8中Mn2+的4T-6A跃迁发射。红光的激发谱与蓝光的激发谱几乎重合,可以确定在Ba3MgSi2O8∶Eu,Mn,Al发光过程中存在着从蓝光发射中心到红光发射中心的能量传递。但是,与通常的共振能量传递模型不同,蓝光发射谱与红光激发谱之间并没有明显的光谱重叠。相比之下,高温固相法样品没有观察到红光发射,这一方面是由于生成的Ba2SiO4中杂相较多,激发光很大一部分被Ba2SiO4晶格中的Eu2+绿光发光中心吸收,传递到Mn2+红光发光中心的能量减少;另一方面与固相法中Mn2+在Ba3MgSi2O8晶格中掺杂困难有关。

A1GaInP四元系材料双异质结发光二极管的最佳Al组分分析

鉴于双异质结发光二极管(DH—LED)限制层的Al组分的不确定性,本文通过分析载流子在双异质结中的输运及受约束情况,从理论上剖析了Al组分确定为一个最合适的取值时,有源层中的载流子应有一个最大数量的复合,此时LED的复合效率最高、发光最强。这个最佳Al组分的确认,对于器件结构设计以及相关的MOCVD材料生长有指导意义。

照明用大功率发光二极管封装材料的优化设计

根据传热理论,建立了大功率发光二极管的有限元模型.选择了4种键合材料(高导热导电银胶、纳米银焊膏,大功率芯片键合胶、Sn70Pb30),4种基板材料(Al2O3、AlN、Al-SiC、铜钼合金).采用ANSYS有限元热分析软件进行了温度场仿真,得到了大功率发光二极管封装材料的最优选择.研究了基板厚度、芯片输出功率及外接热沉时对发光二极管结温的影响.结果表明:纳米银焊膏-AlN组合具有最优的散热效果;增加散热基板厚度提高散热能力的作用不大;单个发光二极管输出功率有限,应优化封装结构并采用多芯片阵列来满足照明级的需要;外接铝热沉能达到理想的散热效果.

稀土上转换发光材料的设计及在光动力治疗中的应用研究进展

作为一种新兴的无创治疗方法,光动力治疗在癌症治疗方面具有副作用小、累积毒性小、有效杀伤肿瘤以及精准的靶向治疗而不损伤邻近组织等优势,是理想的癌症治疗方法之一。本文首先简要概括了光动力治疗的机理、基本要素以及细胞作用机制,讨论了稀土上转化发光材料的设计特点以及光动力治疗对上转化发光材料的要求,进一步详述了上转换发光纳米材料、光敏剂以及靶向体的材料结合方式和应用效果,最后综述了光动力治疗和放疗、化疗及光热治疗相结合的协同治疗的进展。

含氟膦氧衍生物修饰的纯蓝光钙钛矿发光二极管

实现高效蓝色电致发光是钙钛矿发光二极管(PeLEDs)商业应用的关键挑战,特别是波长为465~475 nm的纯蓝光。蓝光PeLEDs的低效率主要源于混合卤素策略导致的高缺陷密度和降维策略导致的载流子注入困难。本文以氯/溴混合卤素准二维钙钛矿为研究对象,探究了小分子添加剂膦氧衍生物((五氟苯基)甲基)二苯基氧化膦(PFPO)在钙钛矿前驱体溶液中的作用机理及其对钙钛矿薄膜形貌、光学和器件性能的影响。实验结果显示,PFPO修饰后的钙钛矿薄膜光致发光强度和寿命均有增加,说明PFPO具有良好的缺陷钝化能力。紫外-可见光吸收光谱证实修饰后薄膜中小n相吸收强度明显降低,说明小n相得到了显著抑制,减少了非辐射复合路径,同时有利于激子能量转移。器件结果表明,PFPO处理后的PeLEDs器件最大外量子效率从1.83%提升到3.62%,发光峰位于466 nm,对应的CIE为(0.123,0.079),与标准蓝光CIE坐标(0.131,0.046)接近。

环境湿度对有机电致发光二极管功能材料的影响

随着有机电致发光二极管(OLED)市场化进程加快,有机光电功能材料的应用日趋广泛,但环境湿度对OLED功能材料影响的研究鲜有报道。以典型的空穴传输材料N,N′-bis-(1-naphthyl)-N,N′-biphenyl-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine(NPB)为例,将其分别置于环境湿度为5%,20%,35%和50%,环境温度均为25℃的条件下24h,以其为空穴传输层构建绿色荧光OLED器件;系统调查了NPB材料不同存储环境湿度对OLED器件性能的影响。结果表明,随着NPB存储环境湿度不断增加(5%~50%),器件性能逐渐降低,其中最大电流效率由3.96cd/A降低到3.31cd/A。进一步地,单载流子器件的电流-电压特性表明,随着环境湿度的增加,NPB空穴传输性能逐渐增强,这加剧了OLED器件中空穴和电子传输性能的不平衡,导致器件效率较低。此外,分析了NPB薄膜光致发光(PL)光谱随着材料存储湿度的增加逐渐红移的现象,这可能是由于水分子的侵入,使得NPB分子的局域激发态转换为具有强烈电荷转移特征的激发态的结果。