近红外塑料发光二极管研究新进展

以色列科学家在新一期美国《科学》杂志上报告说,他们在近红外塑料发光二极管领域取得了新的进展。塑料发光二级管在光纤通信领域的应用前景因此变得光明起来。以聚合物材料为基础的塑料发光二级管,因为成本低、柔韧性好、易于加工等优点,近年来受到人们关注。目前,可以发出可见光的塑料发光二极管已经在平板显示器等产品中得到应用。但光纤通信业所期望的可在近红外波段工作的塑料发光二极管研究,却一直停滞不前。

GaP纯绿发光二极管的近红外发光研究

本文测量了GaP纯绿发光二极管在室温和液氮温度下的近红外发光光谱,观测到许多重叠的宽带发光.按高斯线型对光谱进行拟合,将其分解为6个发光谱峰,讨论了这些深能级发光的来源和它们对GaP发光二极管的发光强度的影响.

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。

激活剂间隙位占据诱导氟化物NaHF_(2)∶Cr^(3+)的高效近红外发光

宽带近红外荧光粉转换型发光二极管(pc-LED)作为一种新型固态光源,在夜视照明、食品检测、生物成像等领域受到了广泛的关注。然而,如何实现高效的近红外发射仍然是一个巨大的挑战。本文采用水热法制备了氟化物近红外荧光粉NaHF_(2)∶Cr^(3+),发射峰位于761 nm,半高全宽约为112 nm,其内/外量子效率(IQE/EQE)为72.20%和29.6%。密度泛函理论(DFT)计算和晶体结构分析表明,Cr^(3+)离子在NaHF2体系中占据间隙位点,形成了高度畸变的八面体[CrF_(6)],有利于解除部分宇称禁阻跃迁,使得该荧光粉具有较高的发光效率。将荧光粉NaHF_(2)∶Cr^(3+)与蓝光InGaN芯片相结合,制备了近红外输出功率为426.74 mW@300 mA的pc-LED器件,在夜视成像等领域具有一定的应用前景。本研究也为设计高效近红外发射的Cr^(3+)激活荧光粉提供了新思路。

宽带近红外荧光材料InBO_(3)∶Cr^(3+)的发光性能及应用研究

近红外光谱技术在无损检测、生物成像和夜视等领域有着广阔的应用,开发一种小型化、快速响应的宽带近红外光源是其大规模应用的前提。基于近红外荧光粉的转换型发光二极管(NIR pc-LED)由于具有紧凑高效、成本低、寿命长等特点而备受关注。目前,开发高效稳定的宽带近红外发射材料成为该技术的关键。采用高温固相法合成了三方晶系的InBO_(3)∶Cr^(3+)荧光粉,在450nm蓝光的激发下,其实现了700~1100nm的宽带近红外发射。随着Cr^(3+)浓度的增加,荧光粉的发射带出现红移。得到的最佳掺杂浓度为2%Cr^(3+)(摩尔分数),其光学带隙为2.35eV,活化能ΔE为0.53eV。将荧光粉与蓝光芯片结合,构筑了具有宽带发射的NIR pc-LED器件。以该LED作为近红外光源,证实了其在生物医学成像和食品检测等领域的潜在应用前景。

扩硼硅pn结二极管室温近红外电致发光性能

采用扩散法制备了两种掺杂浓度的硅pn结二极管,对它们的室温近红外电致发光性能进行了研究。结果表明,轻掺硅pn结二极管室温电致发光谱中只有带边峰(1.1eV),而重掺硅pn结二极管在较大的注入电流下,除带边峰外还有0.78eV发光峰,该发光峰的强度随注入电流增加呈指数增长。在低温光致发光谱中没有出现与缺陷相关的发光峰,在高分辨截面透射电镜照片中也没有发现位错或位错环等缺陷。0.78eV发光峰可能是由于大量硼扩散进入硅晶格内产生的应力造成带隙变化,注入的载流子在此处进行辐射复合产生的。

PVK空穴传输层对Ndq_3近红外发光二极管性能的影响

以PEDOT∶PSS作为空穴注入层,聚合物PVK作为空穴传输层,制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/PVK/8-羟基喹啉钕(Ndq3)/Al的近红外OLED,研究了PVK与PEDOT∶PSS功能层对器件I-V特性和EL光谱的影响。结果显示,在EL光谱中的905,1 064,1 340 nm处均观察到了荧光发射,分别对应于Nd3+的4F3/2→4I9/2、4F3/2→4I11/2和4F3/2→4I13/2能级跃迁。与参考器件对比分析认为,PEDOT∶PSS高的导电性降低了器件的串联电阻,增大了器件的工作电流;PVK与PEDOT∶PSS共同降低了空穴的注入势垒,实现了Ndq3发光层区域的载流子的注入平衡并改善了器件的发射强度。此外,PVK有效降低了ITO电极表面粗糙度,也是器件性能提高的原因之一。

用纳米晶体制作近红外有机发光二极管

以色列Technion-Israel理工学院及Hebrew大学的一个联合研究小组通过在半导体聚合物中引入基于InAs的纳米晶体,研制出了一种可产生lμm～3μm可调谐辐射的有机发光二极管。

纳米晶体促进近红外有机发光二极管的发展

以色列科学家通过在半导体聚合物内掺InAs基纳米晶体,开发出可以产生1～1.3μm可调辐射的有机发光二极管。研究人员认为,利用其他纳米晶体可使输出达到1.5μm,制成用于远程通信的发射器。

Cr^(3+)、Yb^(3+)共掺杂LaSc_(3)(BO_(3))_(4)近红外荧光粉的发光与器件性能

荧光粉转换型宽带发射近红外LED在食品检测、生物医药、安防监控等领域具有重要的应用价值。本工作介绍了一种具有宽带近红外发射的LaSc_(3)(BO_(3))_(4)∶Cr^(3+)(LSB∶Cr^(3+))荧光粉,在460 nm蓝光激发下,其发射覆盖650~1200 nm范围,半高宽达到170 nm。在此基础上,通过Yb 3+共掺,有效提升了其发光性能,其中发射峰半高宽拓宽到223 nm,最高发光量子产率由14%提升至35%,发光热稳定性也得到显著提高。基于荧光粉的发光量子产率、荧光寿命和发光热稳定性等数据分析,发现Yb^(3+)共掺杂对材料发光热稳定性的改善主要源于Cr^(3+)与Yb^(3+)之间的高效能量传递,并且Yb^(3+)在基质材料中表现出更好的热稳定性。最后,将LSB∶Cr^(3+),Yb^(3+)荧光粉与蓝光LED芯片结合,制备成近红外LED器件,在60 mA驱动电流下,近红外输出功率达16 mW。以上结果表明,LSB∶Cr^(3+),Yb^(3+)荧光粉是一种潜在的近红外LED用发光材料。

塑料光纤微透镜耦合平头发光二极管

为了有效耦合平头发光二极管(LED),使用机械方法加工了锥球面塑料光纤(POF)微透镜。平头发光二极管由圆头发光二极管打磨掉聚光帽制得,其出光端面与芯片距离小于0.5mm。锥球面塑料光纤微透镜用数控机床加工制得。采用光线追迹法对耦合模型进行了分析。实验优化了锥球面光纤微透镜的参数、锥角、小球半径、工作距离和单端/双端模式,并理论分析了双端锥球面微透镜耦合的实验结果。当双端锥球面光纤微透镜锥角为140°、小球半径为0.15mm时,可带来20.4%的耦合效率增益。所用加工方法有利于微透镜参数优化,具有较好的加工精度和重现性,可以用于制作塑料光纤微透镜。

南洋理工大学开发了使用发光二极管和钒基催化剂将废塑料转化为化学品的工艺

南洋理工大学的研究人员开发了一种使用发光二极管(LED)和一种市场上可以买到的催化剂在室温下将聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)类废塑料转化为甲酸和苯甲酸等化学品的工艺。该新工艺由化学、化学工程和生物技术学院的光催化专家Soo Han Sen副教授开发,在市售钒基催化剂的存在下,利用LED激活并分解塑料中的惰性C-C键。该废塑料光催化工艺中,首先将废塑料溶解或分散在二氯甲烷中,该二氯甲烷用于分散聚合物链,使其更容易被光催化剂接触。

塑料有机发光二极管成智能手机专用显示屏

随着科技的进步，在智能手机中，已不再是传统的TFT、TFD、UFB、STN和OLED，最近，LG电子正式发布曲屏智能手机LG G Flex产品。该手机能够抵抗一定程度的弯曲．归功于其塑料显示基板技术与可弯曲电池技术。

近红外反射土壤含水率测量仪设计

水资源是制约中国农业生产最重要的因素之一,土壤含水率的检测对农业生产实践具有至关重要的指导意义。该文根据土壤水分对不同光谱的吸收和反射特性,以发光二极管作为测量仪器光源,中心波长为1 940 nm的光为测量光,1 800 nm为参考光设计了专用的测量电路和相应的软件程序来测量土壤含水率。系统光源发出的光照射到土壤表面,经反射后光电转换器,再送至放大电路、模数转换器、显示和存储。试验表明:土壤含水率与相对吸收深度之间存在正比例关系,线性回归的确定系数为0.86。为了证明测量仪器的测量进度,将实际土壤含水率与仪器的测量结果进行比较修正,结果表明:烘干法与本仪器测量的土壤含水率的结果的均方根误差均为3.9%。因此,本次设计的测量仪器可满足对土壤含水率的测量要求,研究结果在指导农业生产,水资源合理利用,精细灌溉的实时监测中具有良好的应用前景。

近红外土壤含水率传感器设计与试验

设计了一种适用于快速测量土壤含水率的近红外传感器。发光二极管(LED)作为传感器的光源,中心波长为1 940 nm的光为测量光,1 800 nm为参考光,土壤含水率对这2个波长的光有不同的吸收特性。光源发出的光照射到土壤表面,经反射后进入光电转换器,将光信号转换为电信号,送至两级放大电路、模数转换器(A/D)、显示和存储设备,输出的反射光强与土壤含水率存在一定的关系。仪器性能试验表明:光源传感器到土壤表面的距离对采集信号的强度有一定影响,根据传感器的结构,可以选择一定的距离使反射信号的强度和稳定性最好。两波长光的反射光强随着土壤粒径的增大而减小;土壤含水率与相对吸收深度之间具有很好的线性相关性,回归分析的决定系数为0.863。

近红外线照射与局部氧疗对伤口愈合作用的实验研究

目的:研究近红外照射与局部氧疗相结合对伤口愈合的作用及机理。方法:以新西兰种兔为研究对象,建立创伤模型,并将创伤兔随机分为四组,分别对伤口施加近红外照射、局部氧疗、近红外照射+局部氧疗三种治疗,而对照组不施加任何干预,观察伤口愈合情况30天,记录各组伤口愈合数目和愈合天数并计算平均愈合时间。结果:结合治疗组(即近红外照射+局部氧疗组)的20个伤口全部愈合,平均愈合天数是(20.2±2.1)天,分别与红外线照射组、局部氧疗组、时照组存在显著性差异。结论:近红外照射与局部氧疗相结合能促进伤口愈合,是一种新的治疗创伤的方式。

基于LED的便携式近红外整粒小麦成分测量仪的研制

采用最新集成芯片和软件设计 ,研制出以近红外LED为光源的整粒小麦成分快速分析的仪器 ,为小麦成分的现场检测提供了一个经济、快捷的便携式设备。该测量仪由近红外LED光源、窄带干涉滤光片、菲涅尔透镜、硅光电池检测器、单片机系统及校准模型等组成。与其他近红外仪器相比 ,该测量仪具有体积小、结构简单、低功耗、抗震动等特点。同时介绍了该测量仪的硬件设计 ,软件设计 ,对小麦蛋白质的建模和预测应用实例等。

近红外透射法血糖无创检测光学子系统的构建与分析

研究血糖的无创检测技术,对于减轻糖尿病患者的检测痛苦,实现血糖浓度的实时监测具有重要意义。传统的光学方法大都需要利用光谱仪扫描样品光谱,虽获取的数据信息量大,但实验设备复杂,不便于实际推广。使用1 300和1 550 nm两个特定波长的LED并结合光纤结构,构建基于近红外透射原理的血糖无创检测系统。通过对50个1 300 nm波长下光强数据、75个1 550 nm波长下光强数据以及30个空白对照实验数据进行总体分布的秩和检验,证明系统采集到的1 300和1 550 nm两波长下的近红外光强信号与空白对照信号具有显著差异性。同时,两组光强信号均符合正态分布,其中1 300 nm波长下光强信号实验样本值X～N(4.601,1.1392),1 550 nm波长下光强信号Y～N(4.446,1.0782)。研究表明,所构建的系统可有效检测含有血糖信息的近红外光强信号,为后续的数据处理和模型建立奠定基础。

近红外量子点:小粒子,大能量

硫化铅量子点具有带隙宽度可调、稳定性高和可溶液加工等特点,受到国内外学者的广泛关注1。通过控制硫化铅量子点的尺寸,其吸收光谱可以覆盖可见光和近红外区域,被广泛应用于红外探测器,发光二极管,场效应晶体管和太阳能电池等光电器件的研究2,3。然而,由于量子点的尺寸小(几个纳米),导致大部分原子分布于量子点表面,产生大量的表面缺陷态,因此有效控制量子点的表面特性可以减少材料的表面缺陷态,继而提高光电器件的性能。