具有聚集诱导发光增强效应的发光液晶材料,能有效地解决一般发光材料聚集时荧光猝灭和液晶自组装之间的矛盾,在液晶显示等领域有极大的应用价值。本文报道了一种自发光液晶材料(2Z,2′Z)-2,2′-(1,4-亚苯基)二(3-(4-己氧基)苯基)丙烯腈(PHPA)。研究了PHPA的聚集态发光性质、溶剂化效应、热力学性质及发光各向异性。结果表明,PHPA同时具有聚集态诱导发光增强效应和液晶性,其有序取向的薄膜发出的光具有各向异性。该发光液晶材料应用于液晶显示将能简化器件结构、增加亮度、对比度和能效。

用分子束外延(MBE)的方法在c面蓝宝石衬底上生长出了高质量的ZnO单晶薄膜和BexZn1-xO合金薄膜。X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明,合金材料中Be元素的摩尔分数分别为1.8%、4.9%、8.0%和15.3%。在此基础上制备了ZnO基和BexZn1-xO基的金属-半导体-金属(MSM)结构紫外探测器。ZnO单晶探测器的响应波长为375 nm,在1 V电压下,350 nm处的光响应度高达43 A/W,光电流和暗电流之比达到105量级。在BexZn1-xO基紫外探测器中,其截止响应波长随着合金中Be含量的增加逐渐蓝移,其中Be0.153-Zn0.847O合金探测器的截止响应波长为366 nm,紫外波段和可见波段的光电流之比达到2～3个数量级,具有良好的信噪比。此外,提出了氧气等离子体表面处理降低探测器暗电流的方法,并使ZnO单晶探测器的暗电流降低了4个数量级。

采用自蔓延燃烧法制备了不同 Nd3+掺杂浓度的具有笼状结构的12CaO·7Al2O3(C12A7∶x%Nd3+)粉体材料。在808 nm波长的激发下,观测到了位于887,1 069,1 340 nm附近的3个近红外发射峰,分别归属于Nd3+的4F3/2→4IJ/2(J=9,11,13)跃迁。Nd3+掺杂摩尔分数达到0.5%时,红外光发射较强,且没有观察到杂质相。在H2气氛下对样品进行1 300 ℃热处理之后,笼中OH-和H-浓度增加,笼子发生畸变,晶粒尺寸变大,样品的结晶性变好。通过在空气下热处理,减少了高能振动基团OH-的数目,进一步增强了近红外光发射。变温光致发光谱测量结果表明,C12A7∶x%Nd3+样品具有较高的热激活能,在红外激光器上有潜在的应用前景。

采用高温固相法在1 000 ℃下煅烧6 h合成了ScVO4∶Eu3+,Bi3+,Al3+荧光粉。使用X射线粉末衍射仪和扫描电镜对样品的结构和形貌进行了表征,采用荧光分光光度计研究了样品的发光性质。用315 nm波长激发ScVO4∶Eu3+,Bi3+,Al3+样品时,样品在590～620 nm范围内发射强烈的橙红光,最大发射峰位于615 nm。少量Al3+的掺入可以增强ScVO4∶Eu3+,Bi3+荧光粉的发光,而掺入过量Al3+时会使ScVO4∶Eu3+,Bi3+荧光粉的发光变弱。当Al3+在ScVO4∶Eu3+,Bi3+中的摩尔分数达到4%时,样品的发光最强且其发光强度较未掺杂Al3+的样品提高了约30%。

采用分子束外延(MBE)方法,调节生长温度、Ⅴ/Ⅲ束流比等参数在(001)GaAs衬底上生长了InAs/GaInSb超晶格薄膜。结果表明: InAs/GaInSb超晶格薄膜的最佳生长温度在385~395 ℃,Ⅴ/Ⅲ束流比为5.7∶1~8.7∶1。高能电子衍射仪(RHEED)原位观测到清晰的GaAs层(4×2)、GaSb层(1×3)和InAs层(1×2)再构衍射条纹。获得的超晶格薄膜结构质量较好。随着温度的升高,材料的载流子浓度和迁移率均上升。

利用胶体化学方法合成了发光波长可调的Cu掺杂量子点,其波长范围可从绿光到深红光连续调节。通过将绿光ZnInS∶Cu和红光ZnCdS∶Cu量子点与蓝光GaN芯片相结合,制备了高显色性的白光LED,其流明效率为71 lm·W-1,色温为4 788 K,显色指数高达94,CIE色坐标为(0.352 4,0.365 1)。通过测量Cu掺杂量子点的荧光衰减曲线,发现不存在从绿光ZnInS∶Cu到红光ZnCdS∶Cu量子点的能量传递过程,因为红光ZnCdS∶Cu量子点在绿光波段没有吸收。 实验结果表明,Cu掺杂量子点有望应用于固态照明领域。

利用低温成核和高温生长的原理,选用蓖麻油酸(RA)为表面活性剂,合成了上转换纳米晶β-NaYF4∶Yb,Er/Tm/Ho。结果表明,β-NaYF4∶Yb,Er/Tm/Ho纳米晶的粒径约为45 nm,晶相为纯六方相。在980 nm激发下,β-NaYF4∶Yb,Er/Tm/Ho纳米晶呈现较强的上转换发光。通过将其溶解在二氯甲烷和水的混合溶液中可知,RA-NaYF4 纳米晶只能分散在水中且在暗场下形成明亮的绿光,而二氯甲烷中没有,证明其具有良好的水中分散性,并且在酸性和碱性条件下,其荧光性能稳定。

以表面修饰巯基十一烷酸的金纳米棒 (GNRs/MUA)为骨架,将低分子量的聚乙烯亚胺(PEI)连接到GNRs/MUA表面,构建GNRs/MUA/PEI纳米载体。首先采用MUA对GNRs进行表面修饰,减少由于GNRs表面的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)所造成的生物毒性。然后采用低分子量 PEI 进一步修饰,同时利用GNRs巨大的比表面积进一步放大 PEI 的携带基因能力,这样既能够降低阳离子聚合物的毒性,又能够提高整个体系的转染效率。利用透射电子显微镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、Zeta电位等对纳米载体进行了表征。结果显示,MUA与PEI已成功修饰到GNRs表面,并很好地保留了GNRs的光学性质,其表面电位发生正负交替变化。采用噻唑蓝(MTT)比色法对纳米载体进行细胞毒性研究,结果显示GNRs/MUA/PEI(1.8 kDa)非病毒纳米载体,细胞存活率在控制聚合物浓度为300 μg/mL时仍然稳定在75%以上,明显高于商品化的PEI(25 kDa)。

采用熔盐法制备了Sm3+掺杂的SnNb2O6粉体,利用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜对其物相和形貌进行了表征,用激发、发射光谱和荧光寿命对样品的发光性能进行了研究。结果表明: 所得样品为单斜晶系的SnNb2O6,在407 nm的激发下,有较强的橙红色发射,最强峰位于599 nm,属于Sm3+的4G5/2→6H7/2跃迁。

采用逐步热注射法合成了用于白光LED的CuInS2/ZnS(CIS/ZnS)核壳结构量子点。通过调整Cu/In的比率,在CuInS2(CIS)量子点的基础上,合成了发射波长在570~650 nm之间可调的CIS/ZnS量子点。与CIS量子点的低量子产率相比,具有核壳结构的CIS/ZnS量子点的量子产率达到了78%。通过在黄光荧光粉YAG∶Ce3+表面旋涂CIS/ZnS量子点的方式制备了暖白光LED器件。在工作电流为10 mA时,暖白光LED的发光效率达到了244.58 lm/W。由于CIS/ZnS量子点的加入,所制备的白光LED器件的显色指数达到86.7且发光颜色向暖色调发生了转移,相应的色坐标为(0.340 6,0.369 0)。

考察了通过自主研发的高温热裂解辅助硒化装置所产生的高活性硒对CIGS薄膜结构和器件性能的影响。通过调节高温裂解系统的温度可以有效调节不同的硒活性。研究发现,第一台阶HC-Se气氛可以提高CIGS薄膜表面的Ga含量,使得CIGS薄膜内的Ga分布更加平缓,进而提高CIGS薄膜表面禁带宽度。而且HC-Se气氛可以消除CIGS“两相分离”现象。两种因素的共同作用使得CIGS薄膜太阳电池的开路电压提高了34.6%。电池转换效率从6.02%提升至8.76%,增长了45.5%。

通过在Ag层中引入一层Ge薄膜,获得了具有低反射率和高反射相移的Ag/Ge/Ag复合阳极,并制备了基于该阳极的蓝光顶发射有机电致发光器件。阳极高的反射相移使得器件在有机层厚度为100 nm时获得了顶发射蓝光发射,且阳极较低的反射率减弱了器件内的微腔效应,使得其电致发光光谱在不同视角下具有良好的稳定性。当Ge的厚度为20 nm时,器件性能表现最为优良,最高亮度和最大电流效率分别可达3 612 cd/m2和5.4 cd/A,且色坐标在视角从0°变化到60°时仅移动了(0.007,0.006)。

室温下在玻璃和聚酰亚胺两种不同衬底上,采用射频磁控溅射法溅射掺铝氧化锌(AZO)粉末靶和固体Ag靶,制备了两组AZO/Ag/AZO 3层透明导电薄膜,研究了AZO层厚度对不同衬底3层膜结构和光电性能的影响。结果表明: 不同衬底的两组AZO/Ag/AZO薄膜均为多晶膜。当Ag层厚度不变时,随着AZO层厚度的增加,两组薄膜电学性能变化不大,透射峰向长波方向移动。玻璃和PI衬底上制备的AZO(30 nm)/Ag(14 nm)/AZO(30 nm)薄膜,在550 nm处的透光率分别为85%和70%,方块电阻分别为2.6 Ω/□和4.6 Ω/□。

为了提高有机电致发光器件(OLED)在高电流密度下的发光效率,在以C545T掺杂Alq3为发光层的有机小分子绿光器件中的发光层与电子传输层之间插入超薄LiF绝缘层。结果表明,器件的外量子效率随着电流密度的增加始终没有降低,直至600 mA/cm2时达到最大值 4.79%,是相同电流密度下的参考器件的外量子效率的7倍。

利用脉冲激光沉积(PLD)在玻璃衬底上制备了Cu掺杂SnS薄膜。靶材是由SnS和Cu2S粉末混合压制而成(Cu和Sn的量比分别为0%、2.5%、5%、7.5%和10%)。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)、Keithley 4200-SCS半导体参数分析仪研究了Cu掺杂量对SnS薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性质和电学性能的影响。结果表明: 所制备的SnS薄膜样品沿(111)晶面择优取向生长,SnS∶5%Cu薄膜的结晶质量最好且具有SnS特征拉曼峰。随着Cu掺杂量的增大,平均颗粒尺寸逐渐增大。不同Cu掺杂量的薄膜在可见光范围内的吸收系数均为105 cm-1数量级。SnS∶5%Cu薄膜的禁带宽度Eg为2.23 eV,光暗电导率比值为2.59。同时,在玻璃衬底上制备了p-SnS∶Cu/n-ZnS异质结器件,器件在暗态及光照的条件下均有良好的整流特性,并具有较弱的光伏特性。

采用脉冲直流磁控溅射的方式沉积In-Ga-Zn-O (IGZO)膜层作为TFT的有源层。在TFT沟道处的有源层和绝缘层的界面上,通过溅射法制作一定厚度的负电荷层对阈值电压(Vth)进行调制,使得Vth由-3.8 V升高至-0.3 V,器件由耗尽型向增强型转变。通过增加Al2O3作为负电荷层,可有效地将Vth控制在0 V附近,并且提高其器件稳定性,得到较好的电学特性: 电流开关比Ion/Ioff＞109,亚阈值摆幅SS为0.2 V/dec,阈值电压Vth为-0.3 V,迁移率μ为9.2 cm2 /(V·s)。

提出一种基于数字微镜阵列(DMD)的激光防护系统设计方案,利用DMD的光调制作用减少强激光对光电成像设备的损坏。详细介绍了系统的工作原理、DMD及CCD的选型、投影光路和光学转换系统的设计,运用相移莫尔法进行了图像像素的调校。模拟实验结果显示,该系统可在不同光斑半径和光强的条件下成功识别激光光斑中心点的像素坐标和半径,实现对光斑对应区域的微反射镜控制,激光光强可衰减70%以上。

通过化学气相沉积方法获得了具有良好超疏水特性的微纳跨尺度结构ZnO表面,其表面接触角为150.7°。扫描电镜(SEM)的测试结果表明,样品结构为ZnO微米柱阵列和在上面交织生长的高密度ZnO针状纳米线的复合结构。通过流变仪,采用分步流动模式对样品表面在不同的剪切速率和不同间距的情况下进行测量,得到了扭矩与剪切速率之间的关系。进一步选择覆盖硅烷的光滑Si表面作为对比样品,选用40％的甘油作为试验液体,当剪切速率接近20 s-1时,测试的表面滑移长度为46.8 μm。这表明微纳跨尺度结构的ZnO表面可有效增加流体减阻特性,有利于制备具有减阻效应的微器件。

利用石油及其产品具有的紫外荧光特性,搭建了一套紫外诱导多光谱成像系统。该系统主要由3个紫外诱导光源、8个滤波片和1个彩色CCD相机组成。采集了6种油品的多光谱图像,以有效光斑的24个颜色分量均值作为特征,提出了一种联合熵最大化的独立分量分析特征优化方法。K均值聚类和支持向量机识别结果表明,较改进前的ICA方法,该方法的特征优化性能得到了有效提高,油种识别率达到了92.3%。

基于临床上肉桂酰胺类药物的广泛应用及优异性能,以间羟基肉桂酸为母体,分别与不同氨基酸反应,设计合成了3种未见报道的肉桂酰胺类衍生物,并用MS、IR、1H NMR、13C NMR进行结构表征。采用分子对接技术和荧光光谱法、同步荧光光谱法、紫外-可见光谱法共同研究了3种衍生物分别和人血清白蛋白(HSA)相结合的机理。AutoDock对接显示,这3种衍生物结合在HSA亚结构域ⅡA(即site Ⅰ)的疏水腔内,维系衍生物与HSA的主要作用力为氢键和范德华力,同时还存在着疏水作用。光谱实验结果表明,在体外生理条件下,衍生物都与HSA形成复合物,对HSA内源荧光产生静态猝灭,且对其构象产生影响。根据不同温度下的热力学函数,确定主要作用力均是氢键和范德华力。分子对接与实验获得了一致的结果。