华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室， 广东 广州 510641
喷墨打印制备的量子点（Quantum dots，QDs）薄膜形貌对多层发光器件的性能影响显著（如量子点发光二极管），其中咖啡环与拱状形貌是典型的薄膜均匀性问题，通过液滴调控实现高质量QDs薄膜是发展量子点电致发光显示的关键。研究工作表明，通过溶剂实施的墨水调控被证明是改变沉积薄膜形貌的有效手段。然而，优化出可消除咖啡环或拱状形貌的墨水流变参数往往需要大量耗时的实验，墨水配制筛选效率低。本研究基于薄膜形貌分析结合机器学习方法，试图将溶剂流变参数与喷墨打印QDs薄膜形貌直接联系起来，并以红光QDs为溶质，以烷烃或直链酯类为溶剂，研究发现通常使用的一元溶剂和二元溶剂体系中，所使用溶剂的沸点比表面张力或粘度参数对薄膜沉积形貌的影响更加显著，在二元溶剂中薄膜形貌与沸点较高的溶剂组分密切相关。为得到厚度均匀的平整薄膜，建议一元溶剂墨水体系的溶剂或二元溶剂墨水体系中较高沸点的溶剂的沸点范围为250~265 ℃。
量子点墨水 喷墨打印 溶剂 机器学习 quantum dot ink inkjet printing solvent machine learning
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心，北京 100081
超短焦偏振折反射虚拟现实（VR）镜头是新兴的近眼显示光学解决方案，能满足用户对大视场、大出瞳和高清晰度的需求。本文详述了超短焦偏振折反射VR镜头的光路原理，说明了偏振折反射VR光学方案相较于传统VR光学方案的优势，并研究了低应力镜片的设计方法。为增加设计自由度，提出将非球面转化为环形拼接非球面，并介绍了拼接非球面的数学描述与优化策略。针对不同视场的像质差异问题，引入了像质自动平衡优化算法。采用上述方法先后设计了47°视场角和96°视场角的两款超短焦偏振折反射VR镜头，在像质平衡优化后，全视场调制传递函数值较采用普通非球面的系统提升了0.35以上。研究结果证明了环形拼接非球面在VR镜头设计中的可行性与高自由度优势，并体现了像质平衡优化算法的实用性。介绍了超短焦偏振折反射VR镜头的研发流程，原理样机的测试结果验证了该光学系统的良好显示性能。本文提出的设计方法对VR近眼显示设备的高清化与轻量化发展具有指导意义。
光学设计 虚拟现实 近眼显示 拼接非球面 超短焦偏振折反射镜头 光学学报
2023, 43(15): 1522001
华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室，广东 广州 510641
共掺Rb+、Zn2+得到了（Cs0.8Rb0.2）（Pb0.93Zn0.07）（Br1.8Cl1.2）蓝光钙钛矿量子点。相比未掺杂的CsPb（Br1.8Cl1.2）量子点，Rb+、Zn2+与卤素离子（Br-、Cl-）形成更加稳定的钙钛矿八面体晶型，抑制了Cl-空位缺陷的形成，提高了量子点的稳定性。掺杂后的量子点溶液光致发光效率从未掺杂的5%显著提高到52%，同时辐射复合也得到了显著增强。Rb+、Zn2+共掺使量子点的HOMO能级上移0.31 eV，降低了从空穴传输层（HTL）到发光层（EML）的注入势垒，有利于空穴注入。基于Rb+、Zn2+共掺的蓝光钙钛矿量子点，设计了结构为ITO/PEDOT∶PSS/TFB/Pe-QDs/TPBi/LiF/Al的发光二极管器件，得到发光峰位于470 nm、半峰宽为19 nm的蓝光发射，最大外量子效率（EQEmax）达到3.55%。
钙钛矿量子点 蓝光发射 Rb+、Zn2+掺杂 晶格适配 perovskite quantum dots blue emission Rb+，Zn2+ doping lattice adaptation
1 南京农业大学资源与环境科学学院，江苏 南京 210095
2 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏 南京 210014
3 农业农村部种养结合重点实验室，江苏 南京 210014
4 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心，江苏 南京 210095
养殖粪水中物质的组成变化决定其潜在的环境效应, 溶解性有机质(DOM)是养殖粪水的重要组成部分。 研究对总固体浓度(TS)分别为4%和8%的猪、 奶牛粪水进行批次中温厌氧发酵试验, 分析了猪粪和奶牛粪沼液中DOM的含量变化, 并结合三维荧光光谱(3DEEM)和平行因子分析法(PARAFAC), 解析沼液DOM的荧光光谱特性及组分变化特征。 结果表明, 中温厌氧发酵结束后, 沼液中DOM含量均极显著(p<0.001)降低。 沼液DOM主要包含类酪氨酸、 类富里酸、 类色氨酸和类胡敏酸4种荧光组分, 其中类胡敏酸的相对含量均显著(p<0.05)增加, 但类富里酸的相对含量仅在TS为8%的处理中增加, 而在TS为4%的处理中降低。 沼液DOM的腐殖化指数均极显著(p<0.01)增加, 但猪粪沼液DOM的腐殖化程度明显高于奶牛粪沼液。 研究结果为畜禽粪便沼液农田利用的潜在环境效应评价提供理论支撑。
猪、 奶牛粪水 中温厌氧发酵 溶解性有机质 三维荧光光谱 平行因子分析 Pig and dairy manure slurries Mesophilic anaerobic digestion Dissolved organic matter Three-dimensional fluorescence Parallel factor analysis
华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室, 广东 广州 510641
采用氯化锌(ZnCl2)修饰镉基CdSe/ZnS蓝光量子点(B-QD)薄膜, 发现与量子点表面结合力更强的ZnCl2能够部分取代量子点长链配体油酸, 有效钝化量子点表面缺陷, 提高薄膜的荧光量子效率(PLQY)。此外, 由于ZnCl2具有偶极作用, 使量子点真空能级提高0.2 eV, 一方面可改善电子和空穴载流子注入平衡, 另一方面可有效降低发光器件的启亮电压, 提高器件的发光寿命。这种无机配体修饰量子点薄膜的方法可能为解决蓝光量子点发光二极管(B-QLEDs)因空穴注入困难和量子点表面缺陷导致器件性能不高的问题提供一个有效思路。
氯化锌修饰层 无机配体取代 蓝光量子点发光二极管 载流子平衡 效率滚降减缓 zinc chloride modification inorganic ligand exchange blue quantum dot light-emitting diodes balanced carriers efficiency roll-off improvement
1 重庆大学光电工程学院光电技术与系统教育部重点实验室, 重庆 400044
2 重庆大学新型微纳器件与系统技术重点学科实验室, 重庆 400044
为提高混合物质组分识别的准确性、降低建模的复杂度,构建了一种先粗分、后细分的递进式表面增强拉曼光谱检测系统。首先,用一种特征峰判别算法对全部样本进行特征提取并建立粗分模型,以分离单组分和多组分物质。然后,联合归一化与主成分分析法完成光谱特征的自动提取,并建立多输出最小二乘支持向量机细分模型。最后,采用粒子群优化算法进行参数寻优,实现多组分样本成分的精确预测。选用罗丹明6G、耐尔蓝和结晶紫三种探针分子进行实验,结果表明,特征峰判别算法提取样本特征的正确率达到99.44%,粗分模型对90例盲测样本全部识别正确;细分模型对多组分样本识别的相关系数不小于0.995,均方根误差不大于2.67343%。该拉曼检测系统能实现样本的定性、定量检测,为药品等复杂物质的检测提供了一种有效的识别途径。
表面光学 表面增强拉曼光谱 特征提取 粒子群优化 最小二乘支持向量机 光学学报
2021, 41(20): 2024001
华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室, 广东 广州 510641
设计了环己基苯与十八烯的双溶剂量子点墨水体系, 研究了具有CdSe@ZnS/ZnS核/壳结构的绿光量子点(QDs)成膜规律及其发光特性。设计的高沸点、低表面张力的十八烯和低沸点、高表面张力的环己基苯所组成的双溶剂墨水体系增强了马兰戈尼流, 减弱了量子点在像素坑边缘的沉积, 实现了在像素坑中制备表面平整的量子点薄膜。研制的分辨率为240 PPI的倒置结构顶发射绿光量子点阵列发光器件启亮电压2.7 V, 最高亮度132 510 cd/m2, 最大外量子效率14.0%, 为采用喷墨打印工艺制备高性能量子点电致发光点阵器件提供了借鉴。
喷墨打印 墨水调控 量子点薄膜 倒置结构 量子点发光二极管 ink jet printing ink formulation quantum dot film inverted structure quantum dot light-emitting diodes
1 重庆大学光电工程学院光电技术与系统教育部重点实验室, 重庆 400044
2 中国科学院传感器技术国家重点实验室, 上海 200050
3 四川文理学院智能制造学院, 四川 达州 635000
柔性表面增强拉曼光谱(SERS)基底具有灵活形变的特点,适合不规则曲面的原位检测,甚至可以直接进行擦拭取样的检测。对不同反射率的衬底进行仿真分析和实验测试,可以看到衬底的反射率对拉曼信号的收集有极大的影响。在波长为532nm的光激发铝箔具有高反射率,因此选择铝箔作为衬底,采用银溶胶滴铸法制备柔性SERS芯片。实验通过控制溶剂成分,利用表面张力梯度引起向内马兰哥尼(Marangoni)流动以抑制咖啡环的产生,可以改善纳米粒子的分布均匀性。拉曼测试结果表明,SERS芯片的增强因子高达1.32×10 8,对R6G溶液的检测限低至1×10 -11 mol,同时芯片表现出良好的信号均匀性。
表面光学 表面增强拉曼光谱 柔性芯片 银纳米颗粒 咖啡环效应
1 重庆大学 光电技术与系统教育部重点实验室,新型微纳器件与系统技术重点学科实验室, 重庆 400044
2 中国科学院 传感器技术国家重点实验室, 上海 200050
为实现细菌的快速、低成本、高通量检测, 设计并制备了一种阵列式柔性纸基SERS检测芯片。首先制备银溶胶, 再利用激光打印和碳粉的疏水性, 在纸基上分别构造隔离区与阵列检测区。在检测区循环滴加银溶胶, 由于碳粉的疏水特性, 将银溶胶液滴限制在检测区范围。一定温度下, 银溶胶自然干燥即形成阵列式活性SERS检测芯片。利用罗丹明6G作为探针分子对纸基SERS芯片进行了表征, 测试结果表明该芯片的检测限为10-8 mol/L, 重复性测试的RSD约为11.85%。大肠杆菌SERS测试实验表明, 该芯片可快速获得大肠杆菌的拉曼特征峰, 无需对样本进行标记或复杂的前处理。该柔性纸基SERS芯片结构简单、制作快速、成本低廉, 阵列结构可实现多参数的同时测量, 有望应用于致病菌的直接、快速检测。
表面增强拉曼散射 银溶胶 纸基SERS 柔性 高通量 surface enhanced raman scattering silver sol paper-based SERS flexible high-throughput
1 中国科学院电子学研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学电子电气与通信工程学院, 北京 100049
合成孔径激光雷达(SAL)具有成像距离远、分辨率高、速度快等特点,在天基空间目标成像领域有重要的应用前景。针对天基SAL成像中回波信号弱、噪声大、成像质量差等问题,提出在交会点附近连续长时间观测的思路。基于简单假设,建立采用光学外差探测的天基SAL成像理论数学模型,获得回波数据方程,给出成像处理流程、成像分辨率和图像信噪比,数学仿真了不同信噪比下的天基SAL空间目标成像。理论分析和仿真成像结果表明:当回波数据信噪比高时,任何子段数据均可形成空间目标的高分辨率图像;当回波信号微弱、数据信噪比低时,采用连续长时间观测数据形成目标子图像,将所有子图像进行叠加,提升了目标图像信噪比,改善了成像质量。
遥感 雷达图像 天基合成孔径激光雷达 信噪比 图像叠加
