深圳信息职业技术学院 信息与通信学院， 广东 深圳 518172
温度是表征物理化学性质的最基本参数之一，精确的温度测量对于现代科学技术发展起着至关重要的作用。传统基于稀土离子热耦合能级对（TCLs）能量传递的荧光温度传感器因TCLs之间能量差的限制存在测温灵敏度低及信号区分困难等问题。为寻求更优的解决方案，本研究探索了氧空位缺陷发光在荧光温度传感器领域的应用前景。本文通过高温固相法合成了BaMgSiO4陶瓷，由于在高温烧结过程中有少量Ba2+和Mg2+蒸发，陶瓷中会产生氧空位以保持材料电中性。这些氧空位所形成的缺陷能级在332 nm紫外光激发下，发射出372，400，527 nm三种波长的发射光。这三种发射光强度对温度有着不同的敏感性，使得其能够良好应用于荧光温度传感领域。其中，I372和I527组成的温度传感系统相对测温灵敏度在298 K时为2.90%·K-1，高于传统TCLs荧光温度传感器的测温灵敏度，突破了TCLs温度传感器的灵敏度天花板。另外，由于372 nm和527 nm波长相差较大，使得BaMgSiO4陶瓷有着室温下绿光发射到458 K高温下蓝光发射的显著变化，实现了温度监控可视化。因此，BaMgSiO4陶瓷因其独特的氧空位缺陷发光特性，为开发荧光温度传感器提供了一种高精度和可视化的新选择，为荧光温度探测技术提供了一条新思路。
氧空位缺陷发光 荧光温度传感材料 能量传递 可视化 luminescence from oxygen vacancy defects fluorescence temperature sensors energy transfer visualization
1 厦门大学 材料学院， 福建 厦门 361005
2 厦门大学 固体表面物理化学国家重点实验室， 福建 厦门 361005
红光?近红外光谱技术在医疗领域具有广泛的应用。但对于当下采用蓝光LED激发荧光材料实现红光?近红外光谱输出的器件结构而言，则普遍存在蓝光过剩的问题。本文提出了通过构筑Ce3+→Cr3+能量传递从而实现抑制器件蓝光输出的策略。以Ba3Sc4O9为研究对象，采用Ce3+/Cr3+共掺杂，研究了其发光性能。结果表明，共掺杂的Ba3Sc4O9∶Ce3+/Cr3+同时具备了红光和近红外光发射能力，发射主峰分别位于585 nm和835 nm；Ce3+→Cr3+能量传递效率达50.92%。所封装的近红外LED器件的蓝光强度下降了78%，而Cr3+的发射强度增至181%。
近红外 Ce3+/Cr3+共掺杂 Ba3Sc4O9 能量传递 near-infrared Ce3+/Cr3+ co-doped Ba3Sc4O9 energy transfer
1 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100096
2 光电测试技术与仪器教育部重点实验室，北京 100016
发光层中载流子的平衡以及拓宽的激子分布对于制备高性能白光有机发光二极管(WOLEDs)至关重要。采用蓝光热激活延迟荧光(TADF)分子DMAC-DPS、绿光磷光分子Ir (ppy)2(acac)和红光磷光分子RD071制备了基于激基复合物主体的TADF/磷光杂化WOLEDs。在发光层中引入TCTA:DPEPO激基复合物作为主体不仅平衡了电荷和空穴传输，拓宽了激子复合区，并构建蓝-绿-红发光层之间级联式激子能量传递，有效提升了激子利用率，降低了器件的效率滚降。通过调控发光层中载流子平衡及激子分布，白光器件的最大电流效率(CE)、功率效率(PE)和外量子效率(EQE)分别为37.1 cd·A−1、36.4 lm·W−1和17.5%，并且在1000 cd·m−2亮度下依旧保持在26.6 cd·A−1、18.2 lm·W−1和12.3%，对应色坐标(CIE)和显色指数(CRI)分别为(0.451,0.428)和88。值得注意的是，在1000~5000 cd·m−2亮度范围内，CIE变化仅为(0.006, 0.004)，表现出优异的色稳定性。同时，通过单极性主体和双极性主体的对比，阐明了双极性主体中载流子复合及激子能量传递机制。最终，通过器件传输层的优化进一步降低了器件的工作电压，提升了载流子平衡性，器件EQE及PE分别提升至19.3%和52.6 lm·W−1，并保持了高的显色指数(CRI=90)及良好的色稳定性。
有机发光二极管 激基复合物主体 载流子传输 激子复合区 能量传递 organic light-emitting diodes exciplex host carrier transport exciton recombination regions energy transfer 红外与激光工程
2023, 52(12): 20230222
新疆大学物理科学与技术学院, 新疆固态物理与器件重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830017
激发射泵浦激发Na2至Na2(ν″=30, J″=11)和Na2(ν″=45, J″=11)。 Na2(ν″)与CO2碰撞, 研究了CO2(0000)的全态可分辨转动分布及不同的Na2振动能对碰撞猝灭动力学的影响。 光学吸收法测量Na2(ν″)与CO2碰撞后的弛豫过程, 在一次碰撞的条件下, 确定了ν″, ν″-1及ν″-2各振动能级上的转动态分布, 而高于ν″的振动能级没有观察到, 从而得到碰撞过程中Na2转动能的改变。 在碰撞发生1 μs后, 测量CO2低J态的瞬时线轮廓, 利用双Guass函数拟合, 得到两个Doppler增宽轮廓, 一个是存在于J态粒子的Doppler半宽, 一个是被碰撞出J态粒子的Doppler半宽。 从存在于J态的Doppler半宽, 得到在Na2(ν″)/CO2碰撞中质心平移速度, 从而确定平均平移能的增加〈ΔErel〉。 Na2(ν″)振动能的增加与CO2平动能的增加有很大关系, Na2振动能增加35%, 而平动能增加56%。 从CO2的其他转动态碰到J态的出现速率系数kJapp由测量碰撞前和碰撞1 μs后的泛频激光感应荧光强度得到总的出现速度系数kapp=ΣJkJapp=(6.6±1.5)×10-10cm3·molecule-1·s-1［对Na2(ν″=30)］和(5.9±1.3)×10-10 cm3·molecule-1·s-1［对Na2(ν″=45)］。 因此Na2(ν″)/CO2的碰撞频率对Na2的振动能不是很敏感的。 取kapp作为参考速率系数, 得到了全部能量转移概率分布P(ΔE), 这里的ΔE包括了CO2转动能和平动能的变化以及Na2转动能的变化, 对于Na2分子振动能的较小增加, 会引起P(ΔE)曲线的迅速增宽, 在ΔE＞500 cm-1以后, Na2(ν″=30)/CO2的P(ΔE)曲线移到了Na2(ν″=45)/CO2的P(ΔE)曲线的下面。 P(ΔE)对ΔE在0～3 000 cm-1之间的数值积分给出〈ΔE〉trans=590 cm-1［对Na2(ν″=30)］, 而对Na2(ν″=45)则给出〈ΔE〉trans=880 cm-1。
碰撞能量转移 激光诱导荧光 瞬时线轮廓 速率系数 能量增加分布函数 Na2高振动激发态 Collisional energy transfer Laser induced fluorescence Transient line profile Rate contant Energy gain distribution function High vibrationally excited Na2 CO2 CO2 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1760
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
提高上转换发光效率是促进上转换发光材料实际应用的关键。在NaErF4@NaYF4体系中，惰性NaYF4壳层可以抑制高组分Er3+掺杂下的发光浓度猝灭，其上转换发光主要来源于Er3+⁃Er3+的能量传递上转换。本文利用共沉淀法制备了Er3+和Yb3+分区掺杂的NaErF4@NaYbF4@NaYF4核壳结构的纳米颗粒，通过包覆惰性壳层研究Er3+⁃Yb3+⁃Er3+之间的能量传递和反向能量传递过程。由于808 nm波长只能激发Er3+而不能激发Yb3+，因此在808 nm波长激发下，Er3+在惰性壳层的保护作用下将激发态能量传递给Yb3+，随后通过反向能量传递回Er3+，使得Er3+的上转换发光增强。实验结果发现，当中间层Yb3+掺杂浓度为100%时，绿色和红色上转换发光最大增强倍数为24.9和9.79。
稀土纳米材料 上转换发光 反向能量传递 β-NaErF4 rare earth nanoparticles upconversion luminescence back energy transfer β-NaErF4
1 厦门海洋职业技术学院,福建 厦门 361021
2 华侨大学 信息科学与工程学院 福建省光传输与变换重点实验室,福建 厦门 361021
利用电子给体材料mTPA-PPI和电子受体材料PO-T2T，实现了一种具有显著热活化延迟荧光特性的激基复合物，通过时间分辨谱技术，探明了mTPA-PPI∶PO-T2T间激子的反系间窜越、瞬时荧光、延迟荧光等激子动力学过程；研制了基于mTPA-PPI∶PO-T2T双母体的高性能磷光OLED器件，通过高效的反系间窜越过程，提升了三线态激子的利用率，有效提高了器件效率，缓解了高电流密度下的效率滚降。基于激基复合物双母体红光磷光器件的最大电流效率、功率效率、外部量子效率分别为20.3 cd/A，18.6 lm/W和11.54%，分别是单母体器件的1.4，1.2，1.5倍，此外，双母体器件的最高亮度高达25 410 cd/m2，是单母体器件最高亮度的3.9倍。
有机电致发光器件 热活化延迟荧光 激基复合物 双母体 能量转移 organic light-emitting device thermally activated delayed fluorescence exciplex co-host energy transfer
1 中国科学院上海硅酸盐研究所，上海 201899
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
本文采用了激光加热基座(LHPG)法逆向生长技术，实现了多组分Er∶YAP晶体的快速制备。利用LHPG法开展了Er∶YAP单晶光纤的生长研究，通过解决单晶光纤生长过程中存在的色心、开裂、直径起伏等关键问题，制备出直径0.8 mm、长度65 mm的高品质Er∶YAP单晶光纤。对不同掺杂浓度Er∶YAP晶体的光谱性能进行表征分析，结果表明掺杂浓度5%(原子数分数)时，Er3+间存在较强的能量传递过程，有利于实现高效率中红外激光输出。
中红外激光 Er∶YAP晶体 激光加热基座法 单晶光纤 能量传递 mid-infrared laser Er∶YAP crystal laser-heated pedestal growth method single crystal fiber energy transfer
