1 华中科技大学 武汉光电国家研究中心， 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学 集成电路学院， 湖北 武汉 430074
3 国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院， 浙江 杭州 310024
4 中国科学院 上海光学精密机械研究所， 强场激光物理国家重点实验室， 上海 201800
热蒸发法是实现钙钛矿发光二极管商业化显示应用的可靠技术。然而，热蒸发沉积的钙钛矿薄膜的PLQY经常较低，并且钝化手段不如溶液法丰富。本文报道了一种通过原位共蒸技术将钝化剂引入钙钛矿层的方法，这种方法能够钝化真空沉积钙钛矿中的缺陷，增强辐射复合，并提高钙钛矿的PLQY。氧膦基团与不饱和位点形成配位络合，钝化了钙钛矿的晶界缺陷，并抑制了带尾态缺陷。基于最佳比例的钙钛矿薄膜所制备的LED器件表现出最大6.3%的EQE，最大亮度为35 642 cd/m2。更进一步地，基于全真空的器件制备工艺，获得了最大EQE为5.0%的312 ppi高分辨率PeLEDs。总之，本文为热蒸发PeLEDs的缺陷钝化提供了有用的指导，证明热蒸发PeLEDs在效率和亮度提升方面具有巨大潜力，并具备商业化前景。
钙钛矿发光二极管 热蒸发 缺陷钝化 像素化 perovskite light-emitting diodes thermal evaporation defect passivation patterning
山东理工大学农业工程与食品科学学院, 山东 淄博 255000
使用便携式近红外（901～1 650 nm）和可见光（400～900 nm）光谱仪结合多变量分析方法无损检测水稻水分含量, 选用100种不同品种的水稻并采集其光谱信息, 其中粳稻52种, 籼稻34种, 糯稻14种。 采用GB 5009.3—2016中的直接干燥法测定每种水稻样本的水分含量。 利用蒙特卡洛偏最小二乘法（MCPLS）剔除水稻样本中的异常值, 基于近红外和可见光光谱的数据集分别剔除8个和4个异常值。 采用基于联合X-Y距离的样本划分法（SPXY）按照3: 1的比例划分样品, 近红外和可见光数据集分别得到69、 72个校正集和23、 24个预测集。 采用正交信号校正（OSC）、 多元散射校正法（MSC）、 去趋势变换（De-trend）、 标准正态变换（SNV）、 基线校正（Baseline）、 Savitzky-Golay 卷积导数（S-G导数）、 标准化（Normalize）、 移动平均平滑(moving average)、 Savitzky-Golay卷积平滑处理法（S-G平滑）共9种算法对原始光谱数据进行预处理, 基于近红外和可见光光谱的OSC、 SNV和OSC、 Moving average预处理效果较好, 进行后续模型的处理。 选择特征波长以减小光谱信息冗余并提高模型检测效果, 基于近红外和可见光光谱的最佳波长选择方法分别为连续投影算法（SPA）和竞争性自适应重加权算法（CARS）, 分别保留15, 39个特征波长。 之后, 建立偏最小二乘回归（PLSR）、 主成分回归（PCR）模型。 结果表明, 基于近红外和可见光光谱的最优模型分别为SPA-PLSR和OSC-CARS-PCR, 其预测集相关系数（R2P）, 预测集均方根误差（root mean square error forprediction, RMSEP）和预测集归一化均方根误差（normalized root mean square error, NRMSEP）分别为0.810 3、 0.802 1, 0.412、 0.388和3.62%、 3.34%。 基于近红外光谱的SPA-PLSR模型预测效果更好, 鲁棒性更高, 预测效果好于可见光光谱。 本研究验证了便携式近红外和可见光光谱仪快速、 无损检测水稻中水分含量的可行性, 为水稻收获、 贮藏等过程水分含量的测定提供技术支持, 为后续便携式光谱仪的开发提供参考。
近红外光谱 可见光光谱 水稻 水分含量 便携式 快速检测 Near-infrared spectra Visible spectra Rice Moisture content Portable Rapid detection 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2059
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学杭州高等研究院物理与光电工程学院，浙江 杭州 310024
3 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
太赫兹源是太赫兹科学技术发展和相关应用研究的基础。超快激光为太赫兹的产生和探测提供了稳定、可靠的激发光源。超快激光泵浦各种激发介质可以产生太赫兹波，激发介质主要有4类：1）固体介质，如光电导天线、晶体等；2）气体介质，如空气；3）液体介质，如液态水、液态镓、液氮等；4）等离子体介质，如钛薄膜、金属铜箔。太赫兹场强的进一步提高催生了人们对强场太赫兹与物质的相互作用以及太赫兹非线性光谱学的研究，太赫兹不仅能作为探测物性的手段，其发射光谱亦可以实现对材料中非平衡态载流子与晶格、自旋等有序度的强耦合。本文综述了超快激光激发数种不同类型介质产生太赫兹源的国内外研究发展历程，包括其工作原理以及目前存在的问题，总结了目前强场太赫兹波在物态调控方面的应用，以及太赫兹时间分辨光谱在新型物态探测方面的应用，最后展望了太赫兹源未来的发展趋势和应用前景。
激光技术 超快激光 强场太赫兹波 物态调控 中国激光
2023, 50(17): 1714005
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 强场激光物理国家重点实验室，上海 201800
2 国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院，浙江 杭州 310024
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
4 华中科技大学 光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
准二维Ruddlesden?Popper（R?P）卤化物钙钛矿具有优越的光电特性，在太阳能电池、发光二极管、激光器等光电器件中受到广泛关注，但严重影响载流子的弛豫和传输特性的激子?声子之间的相互作用还未得到充分揭示。与广泛研究的三维钙钛矿结构相比，准二维钙钛矿存在天然形成的量子阱结构，具有更大的激子结合能，激子效应更加明显，但对其激子?声子相互作用的研究仍然较少。因此，我们通过溶液法制备了准二维R?P型钙钛矿（PEA）2Csn-1PbnBr3n+1薄膜，其增益系数高达~1 090.62 cm-1，获得了低阈值（~12.48 μJ/cm2）的放大自发辐射。基于此，我们通过变温荧光光谱（77~300 K）和瞬态吸收光谱技术研究了（PEA）2Csn-1PbnBr3n+1薄膜随温度变化的发光特性，以阐述其内部的激子?声子相互作用对其发光性能的影响。发现在低温域内（77~120 K），由激子?声子相互作用引起的带隙变化相对较弱，晶格热膨胀占主导地位；随着温度升高，激子?声子相互作用对带隙变化产生较大影响。另一方面，激子?声子相互作用会促使发光光谱线宽加宽，但我们在77~120 K的温度范围内观察到了反常线宽变窄现象，这归因于由局域化效应引起的多量子阱中的能量转移机制；直到120 K之后，激子?声子相互作用引起的谱线加宽才足以逆转这一趋势。本文对准二维钙钛矿的激子?声子相互作用的研究对于提高准二维钙钛矿光学性能及其发光应用具有指导价值。
激子-声子相互作用 准二维钙钛矿 光谱加宽 局域化效应 exciton-phonon interaction quasi-2D perovskite spectral broadening localization effects
1 国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院，浙江 杭州 310024
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 强场激光物理国家重点实验室，上海 201800
近年来，钙钛矿材料及器件由于其优异的光电特性取得了巨大的研究进展。特别是准二维卤化物钙钛矿材料，因其具有激子结合能大、激子‐光子强耦合和稳定性好等优点，在光电器件领域显示出很大的应用潜力。此外，准二维钙钛矿中自发形成的量子阱结构允许激子能量从小n相转移到大n相，能够有效促进激子利用率和粒子数反转，这使得准二维钙钛矿材料能够成为激光器中的光学增益介质。本文首先介绍了准二维钙钛矿的晶体结构和优异的光学性能，进而总结了调节准二维钙钛矿晶相结构的几种策略。最后，回顾了准二维钙钛矿微纳激光器的发展，并对准二维钙钛矿材料和激光器件的研究进行了总结和展望。
准二维钙钛矿 晶相调控 增益介质 激光器 quasi-2D perovskite crystal orientation gain medium laser
1 惠州学院 电子信息与电气工程学院，广东 惠州 516007
2 广东省电子功能材料与器件重点实验室，广东 惠州 516007
3 广东省重离子加速器工程技术研究中心，广东 惠州 516007
4 广东工业大学 信息工程学院，广州 510006
波荡器是自由电子激光器的关键技术部件，目前常规的波荡器主要由磁体构成，利用磁场实现电子束偏转振荡，将电子束能量耦合至激光场。本文提出一种基于光栅表面电场的电波荡器机制，以发展自由电子激光器的小型化技术。阐述了该波荡器的基本原理及电子束在波荡器中的运动规律，推导了该方案下的自由电子激光波长及增益，对所采用的光栅表面电场进行二维仿真，并对电子束进行了跟踪仿真，计算了能量10 MeV电子束产生的激光增益为0.43，验证了基于光栅结构的微纳波荡器方案的可行性。
自由电子激光 光栅 波荡器 电子束 微纳技术 Free electron laser Grating Undulator Electron beam Micro-nano technology 光子学报
2022, 51(10): 1014008
1 吉首大学数学与统计学院, 湖南 吉首 416000
2 洪江高新技术产业开发区 (洪江市) 管理委员会, 湖南 怀化 418000
3 吉首大学生物资源与环境科学学院, 湖南 吉首 416000
为解析长株潭地区 PM2.5 演化的多尺度特征, 阐释其演化的主要动力机制, 提出了一种集合经验模态分解 (EEMD) 和多重分形消除趋势波动分析 (MFDFA) 的新模型, 研究了该区域 2015 年 1 月 1 日至 2019 年 12 月 31 日 PM2.5 浓度的动力演化。利用 EEMD 方法获得了各城市 PM2.5 的高频模态以及趋势项, 趋势项结果表明 PM2.5 浓度呈下降趋势, 而 PM2.5 的高频模态反映了 PM2.5 浓度波动的非线性特征。进一步采用 MFDFA 方法对其高频累加模态进行分析, 研究表明 PM2.5 高频分量存在较强的多重分形特征。此外, 还利用相位随机替代法和随机重构法研究了其多重分形的主要来源, 结果表明 PM2.5 浓度波动在不同时间尺度内的长期持续作用是造成高浓度 PM2.5 污染涌现的主要动力因素。最后, 讨论了气象条件对其高频分量多重分形强度的影响, 结果发现, 相对于其他季节, 冬季 PM2.5 高频模态的多重分形强度更强。分析表明, 尽管该区域通过大气污染行动计划已取得积极的污染控制效果, 但在冬季, 污染物演化的长期持续动力机制对 PM2.5 高频模态的演化发挥着更加主导的控制作用, 不同时间尺度上 PM2.5 非线性长期持续动力机制导致冬季仍有高浓度 PM2.5 涌现的风险, 甚至出现更为严重的污染。本研究结果对于区域 PM2.5 多时间尺度演化动力特征的研究以及大气污染预测预警机制的建立具有重要意义。
集合经验模态分解 多重分形消除趋势波动分析 高频模态 多重分形 长期持续性 PM2.5 PM2.5 ensemble empirical mode decomposition multifractal detrended fluctuation analysis high-frequency modes multifractal long-term persistence 大气与环境光学学报
2022, 17(3): 304
