东南大学 材料科学与工程学院， 江苏 南京 210089
采用高温固相法制备Na+、In3+、Ge4+单掺或共掺杂的LiScSi2O6∶Cr3+荧光粉，通过漫反射光谱、光致激发和发射光谱、量子效率测试等手段对其光吸收及光致发光性能进行了研究。实验结果表明，Na+、In3+、Ge4+等离子单独掺杂均可提升LiScSi2O6∶Cr3+荧光粉对460 nm蓝光的吸收，而多格位阳离子共掺可进一步增强光吸收能力，吸收效率可从最初的50.5%提升至60.9%。多格位离子单掺或共掺引起Cr3+占据八面体结构畸变程度增加，从而导致光吸收增强。优化荧光体系LiSc0.4In0.6Si1.6Ge0.4O6∶Cr3+的近红外发射峰波长为860 nm，半高宽为160 nm， 内、外量子效率分别为72.5%和41.8%，封装制成的荧光转换型LED器件在100 mA驱动电流下近红外光输出功率为 63.1 mW，近红外电光转换效率为22.3%，表现出较好的近红外发光综合性能。本研究工作为增强Cr3+激活近红外荧光粉的光吸收提供了一种有效手段。
近红外荧光粉 Cr3+激活 多格位掺杂 光吸收调控 NIR phosphor Cr3+ activated multisite cation substitution light absorption regulation
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
2 射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室，江苏 南京 210023
为了解决硅纳米线光电探测器光吸收率较低的问题，构造了一种六边形硅纳米线结构的光电探测器，并在该结构上覆盖零带隙的石墨烯，同时加入Au光栅，最后利用COMSOL软件对器件结构进行建模分析。研究表明，在0.5~1.5 μm光波段范围内，石墨烯的覆盖和Au光栅的加入能有效提升器件的光吸收性能，并且石墨烯与Au光栅的厚度均对该器件性能有所影响。
纳米线光电探测器 光吸收率 石墨烯 LSPR效应 COMSOL软件 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0504001
1 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
2 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
3 内蒙古晶环电子材料有限公司，呼和浩特010000
为保障我国相关**重大工程对低吸收蓝宝石晶体材料的需求，本文通过自主研制的晶体生长设备，成功生长了低吸收蓝宝石晶体。该晶体在紫外、可见光、近中红外波段展现出了良好的透过率，波长250~400 nm的透过率大于83%，波长400~4 200 nm的透过率超过85%。在晶体不同区域进行取样表征测试，得到晶体的平均位错密度为253.19 cm-2，摇摆曲线对称且峰形尖锐，半峰全宽为14″。此外，值得注意的是，晶体在1 064 nm处的光吸收系数均在(23.3~30.4)×10-6 cm-1，表明晶体内部的杂质元素得到有效控制，晶体光学性能优异，可用于高能激光系统、空间相机镜头等应用场景。
低吸收 泡生法 杂质元素 光吸收系数 透过率 位错密度 low absorption Kyropoulos method impurity element light absorption coefficient transmittance dislocation density
1 南京邮电大学理学院, 南京 210023
2 南京邮电大学材料科学与工程学院, 南京 210023
3 河南大学物理与电子学院, 开封 475004
利用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了不同层数MoS2和VS2堆垛形成的范德瓦耳斯异质结的电子结构和光学性能。通过从头算分子动力学验证了两种异质结在室温下的稳定性。此外, 两种异质结均显示p型肖特基接触, 但相较于单层MoS2构成的异质结, 在双层MoS2和VS2堆垛形成的异质结中, 势垒高度从0.36 eV显著降低到0.08 eV, 有效地形成了低接触电阻, 有助于降低载流子输运损失的能量。光吸收光谱的计算表明, 双层MoS2构成的异质结具有更高的吸收峰值。研究成果对基于MoS2的异质结设计以及在高性能光电器件方面的应用提供了理论依据。
密度泛函理论 电子结构 范德瓦耳斯异质结 肖特基势垒 光吸收 density functional theory MoS2 MoS2 electronic structure van der Waals heterojunction Schottky barrier light absorption
1 光转换材料与技术国家地方联合工程实验室，兰州 730000
2 兰州大学材料与能源学院，兰州 730000
针对光催化剂存在的光吸收效率不足、载流子易复合等关键问题，总结了本实验室从光吸收、载流子分离、表面反应、全天候光催化4个方面对光催化材料进行改性或开发新型光催化材料，探索了光催化材料在有机污染物降解、光催化产氢、产氧、尾气处理等方面的应用，基于能带理论对光催化活性的提升机理进行了解释，并对未来光催化材料的发展方向进行了展望。
光催化材料 光吸收 载流子分离 表面反应 全天候光催化 photocatalytic materials light absorption carrier separation surface reaction all-weather photocatalysis
1 沈阳大学机械工程学院, 沈阳 110044
2 沈阳大学师范学院, 沈阳 110044
通过第一性原理计算研究了四种二维双层MoSSe/WSSe范德瓦耳斯异质结的光电性质。声子谱表明四种结构具有可靠的热力学稳定性。根据堆垛方式的不同, 双层MoSSe/WSSe异质结可以是间接或直接半导体。而且, 两种Janus型MoSSe/WSSe异质结具有1.22和1.88 eV的适中带隙、显著的可见光吸收系数、跨越了水氧化还原电位的带边位置。因此, Janus型的MoSSe/WSSe异质结构在光催化水分解领域具有一定的应用前景。
第一性原理计算 Janus二维异质结 光催化水分解 声子色散谱 电子结构 光吸收 first-principle calculation Janus two-dimensional heterostructure photocatalytic water splitting phonon dispersion spectrum electronic structure light absorption
广西大学资源环境与材料学院，广西有色金属及特色材料加工重点实验室，广西 南宁 530004
通过高温固相烧结法制备出一系列Si掺杂的Bi3.79Er0.03Yb0.18Ti2.97W0.03O12∶xSi荧光体，探索其结构和上转换荧光性能。实验与测试结果表明，在不同气氛下制备的Bi3.79Er0.03Yb0.18Ti2.97W0.03O12∶xSi荧光体均为单一层状类钙钛矿结构的Bi4Ti3O12相。Si在荧光体中以Si4+为主，说明即使在氩气氛围中，掺入的大部分Si也发生了氧化。Si掺杂增加了材料的致密性和表面平整度，同时减小了材料的光学带隙并增强了光吸收。在980 nm红外光激发下，所有样品的上转换发射光谱均显示以525 nm、545 nm和765 nm为中心的三个发射带，分别对应Er3+4f电子层内的电子跃迁。掺硅6%摩尔分数的样品的发光强度和荧光寿命约为未掺杂Si的样品2倍，表明Si掺杂可以明显提升稀土掺杂钛酸铋基荧光体的光致发光性能。
材料 上转换荧光 光吸收 光学带隙 荧光寿命 激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316017
1 中国计量大学机电工程学院，浙江 杭州 310018
2 浙江大学地球科学学院，浙江 杭州 310027
大气黑碳气溶胶具有强吸光能力，由于形状和混合结构十分复杂，其光学特性具有较大不确定性。使用三维仿真建模工具EMBS建立不同分形维数（Df为1.8和2.6）和混合结构的黑碳单颗粒模型，采用耦合离散偶极近似（DDA）方法计算光吸收强度（Eabs）、单次散射反照率（SSA）和光吸收截面（Cabs），并与多球T矩阵（MSTM）和Mie散射方法的计算结果进行对比。研究发现MSTM模型的Eabs结果对包裹程度F比较敏感，而DDA模型的Eabs结果对黑碳包裹层厚度的敏感性更高。DDA和MSTM模拟结果的差异主要来源于：1）DDA和MSTM方法中黑碳聚集体和包裹层形状的差异造成Eabs和Cabs的相对偏差分别为20%和23%；2）黑碳包裹层的相对位置变化导致光学结果具有2%~4%的相对偏差。因此DDA和MSTM方法的模型形状和结构差异导致光学模拟结果可能出现较大差异。
大气光学 黑碳气溶胶 混合结构 光吸收增强 单次散射反照率 光学模拟
红外与激光工程
2023, 52(1): 20210869
