潍坊学院 化学化工与环境工程学院,山东 潍坊 261061
新型低维有机?无机杂化荧光粉具有独特的光学性质和广泛的光电应用前景。本文报道了一种采用湿化学法合成的Mn4+掺杂的有机?无机杂化[N(CH3)4]2GeF6荧光粉材料,并采用X射线粉末衍射(XRD)、热重差热分析(TG?DTA)、红外光谱(FTIR)、漫反射光谱(DRS)、激发(PL)与发射(PLE)光谱以及荧光寿命等手段对材料的晶体结构、热稳定性和发光性能进行了系统研究。研究结果表明,室温下,该荧光粉可产生高颜色纯度的窄红色发射峰,其峰值位于630 nm。在13~292 K的温度范围内,Mn4+离子的Stokes和anti?Stokes边带发光强度表现出不同的温度响应。通过应用anti?Stokes和Stokes边带的发射强度比进行温度传感,获得的最大绝对灵敏度和相对灵敏度分别为0.002 1 K-1和2.11%·K-1。同时,Mn4+离子的荧光寿命值也可以用于温度传感,最大相对灵敏度为0.44%·K-1,表明该荧光粉可以用于双模温度传感研究。
零维发光材料 Mn4+ 温度传感 zero-dimensional luminescent material Mn4+ temperature sensing
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 201899
2 2.中国科学院大学, 北京 100049
Cs2SnI6是一种稳定且环保的卤化物钙钛矿材料, 在光伏和光电应用方面具有巨大潜力。虽然表面性质对于光电器件的制备至关重要, 但目前尚没有对该材料开展相关的理论研究。利用密度泛函理论计算结合SCAN+rVV10泛函, 本工作研究了Cs2SnI6的(001)、(011)和(111)表面以揭示其热力学稳定性。针对每个表面, 研究考虑了具有不同截断的模型, 包括两个沿(001)方向(分别为CsI2和SnI4终止的表面), 两个沿(011)方向(分别为I4和Cs2SnI2 终止的表面)和三个沿(111)方向(分别为非化学计量比的CsI3、Sn和满足化学计量比的CsI3终止的表面)。由于大多数表面模型是非化学计量比的, 它们的相对稳定性取决于实验制备条件, 因此需要考虑组成元素的化学势。通过确定允许的化学势区域, 研究分析了这些表面的热力学稳定性。结果表明, (001)和 (011)面的表面能会受到化学势的影响, 而满足化学计量比的CsI3终止的(111)表面不受化学势影响, 是Cs2SnI6最稳定的表面。该结果说明, 近期实验普遍观察到的暴露(111)面的晶体是受热力学稳定性驱动形成的。
钙钛矿 表面能 Cs2SnI6 光伏材料 发光材料 perovskite surface energy Cs2SnI6 photovoltaic material luminescent material
亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室, 燕山大学, 河北 秦皇岛 066004
温度是贯穿日常生活、工业生产和科研等领域的重要物理参数之一。因此, 实现准确可靠的温度测量至关重要。目前, 非接触式温度传感测量引起了科研工作者广泛的关注, 稀土上转换发光材料的光温传感研究已成为其中的一个热点。本文重点综述了上转换材料的光学测温机理、稀土上转换荧光粉和上转换微晶玻璃在光温传感领域的最新研究进展以及依托于光温传感的其他功能化应用。最后, 基于稀土上转换发光材料在光温传感领域的研究成果和尚且存在的问题, 对上转换材料在光温传感方向的未来发展趋势进行了详细的展望。
上转换 光温传感 荧光强度比 发光材料 upconversion optical temperature sensing fluorescence intensity ratio luminescent material
华中科技大学武汉光电国家研究中心, 武汉 430074
多孔玻璃在过去的几十年中被广泛应用于提纯过滤, 生物化学和离子选择等领域, 是一种多功能微结构材料。多孔玻璃所制备的材料在光学领域也展现出不俗的优势, 成为突破多种光学材料应用瓶颈的关键。对多孔玻璃在可见光和近红外波段的研究进行了综述, 介绍了各种稀土离子和金属离子在多孔玻璃中的发光特性, 展现了多孔玻璃在制备微晶发光玻璃和封装碳点、量子点方面的优势。描述了使用多孔玻璃制备光纤的方法, 此种方法有望突破各种有源光纤制备的技术难题。对多孔玻璃未来发展进行了展望。
多孔玻璃 发光物质 发光玻璃 有源光纤 porous glass luminescent material luminescent glass active optical fiber
广东第二师范学院化学与材料科学学院, 广州 510800
采用高温固相法合成了一系列Eu2+激活的Sr3LnM(PO4)3F(Ln=Gd, La, Y; M= Na, K)荧光粉, 并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱等对样品的物相结构、形貌和发光特性进行了表征及分析。结果表明: 成功合成了Sr3LnM(PO4)3F∶Eu2+荧光粉, 样品的粒径为2~10 μm。荧光粉在蓝光区具有强烈的发射, 归属为发光中心Eu2+的4f65d→4f7跃迁。当基质中的碱金属M由Na变成K时, Eu2+的发光颜色由淡蓝色变成深蓝色, 色纯度大幅提高, 有效地调控了Eu2+在氟磷灰石Sr3LnM(PO4)3F中的发光, 进而发现了一种通过改变第二层配位原子来调控Eu2+发光的策略。
稀土发光材料 蓝色荧光粉 高温固相法 氟磷灰石 发光调控 第二层配位原子 色纯度 rare earth luminescent material blue phosphor Eu2+ Eu2+ high-temperature solid-phase method fluorapatite luminescence regulation secondary layer coordination atom color purity
在现代社会中,白光发光二极管(LED)在照明和显示背板等诸多领域都有着重要的基础性作用。为了获得具有优异性能的白光LED,首先需要获得满足白光LED发光需要的高性能的发光材料。而作为一类新兴的半导体材料,无机钙钛矿(CsPbX3, X = Cl, Br, I)由于其具有的高发光量子产率、发光波长可调、色纯度高和稳定性好等优点,在发光应用特别是白光LED领域展现出了巨大的潜力。文中将首先分别从光致白光LED和电致白光LED两个方面出发,综述近期在基于无机钙钛矿的白光LED方面所取得的研究进展,随后分别介绍以上两个体系中改性后的无机钙钛矿发光材料与其他发光材料复合形成白光以及无机钙钛矿单组分白光的代表性成果。最后,对钙钛矿白光LED在可见光通信方面所取得的最新进展进行介绍,并且对白光LED以及可见光通信的研究发展趋势与挑战进行了总结和展望。
白光LED 钙钛矿发光材料 可见光通信 white LEDs perovskites luminescent material visible light communication 红外与激光工程
2022, 51(1): 20210772
1 中国计量大学 光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310000
2 南京邮电大学 电子与光学工程学院, 微电子学院, 江苏 南京 210023
新兴的零维金属卤化物材料由于其优异的光电性能, 近期引起了研究者们的特别关注。本文使用反溶剂法和旋涂法分别制备了零维金属卤化物四苯基膦氯化锑[(C6H5)4P]2SbCl5的发光材料和器件, 通过稳态激发/发射光谱、瞬态光谱对其发光性能进行了研究。研究结果表明, 在紫外光激发下, [(C6H5)4P]2SbCl5可以发出明亮的橙红光, 这种橙红光源于零维限域作用下的自陷态激子三重态发光。变温光致发光(PL)和衰减寿命研究表明该物质具有600 meV左右的热激活能, 抗热猝灭性能较强。通过优化器件结构, 引入聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺](Poly-TPD)作为空穴传输层, 通过混合Poly-TPD的荧光发射和[(C6H5)4P]2SbCl5的自陷激子发光, 获得了在6 V偏压下126 cd/m2的暖白光电致发光器件。本工作对溶液法加工无铅金属卤化合物电致发光器件的进程具有一定的推动作用。
零维发光材料 自陷态激子 电致发光 zero-dimensional luminescent material self-trapped exciton electroluminescence
广东第二师范学院化学与材料科学学院, 广州 510800
采用高温固相法制备了一系列可被紫外光有效激发的Na1+xSr4-2x(BO3)3∶xCe3+荧光粉, 并通过X射线衍射、扫描电镜、荧光光谱等测试方法对样品的物相结构、形貌和发光特性进行了表征及分析。X 射线衍射结果显示, Ce3+成功掺入到基质NaSr4(BO3)3中; 利用高斯峰拟合、多光谱对比等手段, 分析并验证了发光中心Ce3+占据了NaSr4(BO3)3中Sr2+(1)和Sr2+(2)两个格位; 研究了不同浓度Ce3+的掺杂对发光位置和发光强度的影响, 随着Ce3+掺杂浓度的提高, 发射光谱出现红移, 发光强度出现增强→减弱→再增强的趋势; 将荧光粉的发射光谱与植物光合色素吸收光谱进行对比, 发现它不仅可以吸收300~350 nm的紫外光, 发射光谱还很好地覆盖了植物光合色素所需的蓝光区吸收波段, 证明其在农业生产的转光剂方面有潜在应用价值。
硼酸盐 高温固相法 蓝色荧光粉 格位占据 转光剂 稀土发光材料 NaSr4(BO3)3∶Ce3+ NaSr4(BO3)3∶Ce3+ borate high temperature solid phase method blue phosphor site occupation light conversion agent rare earth luminescent material
采用固相反应制备了不同浓度Mn4+掺杂的硅酸锆粉末,研究了Mn4+对硅酸锆光致发光性能的影响。采用XRD表征 ZrSiO4∶Mn4+的结构,结果显示在1 400 ℃粉末已被完全合成。研究了不同掺杂浓度下ZrSiO4∶Mn4+粉末的光谱性能,在0.3%Mn4+掺杂浓度(摩尔分数)下,其发光性能最好。在激发谱中,位于363 nm的峰是由O2--Mn4+的电荷迁移带和自旋允许的Mn4+的4A2-4T1的能级跃迁叠加产生的,而450 nm的激发峰则是因为Mn4+的4A2-4T2能级跃迁导致的。发射谱中的最强峰位于667 nm,这是由Mn4+的2E-4A2的能级跃迁产生的,还有一个位于698 nm的峰则是由于反斯托克斯声子边带发射造成的。测试了ZrSiO4∶Mn4+粉末的荧光衰减曲线,Mn4+离子浓度为0.1%时寿命为0.204 1 ms。结果表明,ZrSiO4∶Mn4+粉末拥有良好的发光性能,是一种有望应用于白光LED的荧光粉。
红色荧光粉 硅酸锆 光谱性能 发光材料 高温固相法 red phosphor zirconium silicate spectroscopic property luminescent material solid-state reaction