杨晨 1,2叶梦琳 1,2周文理 1,2,*
作者单位
摘要
1 光能转换材料湖南省高校重点实验室, 湖南 长沙  410081
2 湖南师范大学 化学化工学院, 湖南 长沙  410081
Mn4+掺杂的氟化物红色荧光粉的耐湿性差,严重影响了白色发光二极管(WLEDs)的光色稳定性。本工作基于绿矾溶液的还原性,将K2SiF6∶Mn4+颗粒表面的Mn4+还原成可溶的低价态Mn2+,实现了氟化物粒子的表面钝化及高耐湿性。在水浸360 h后,表面钝化的K2SiF6∶Mn4+粒子的发光强度仍保持初始强度的95%,而未处理的K2SiF6∶Mn4+颗粒发光强度迅速降为初始值的46%。此外,采用绿矾溶液对表面已水解的氟化物荧光粉进行简单的浸泡,可使其完全恢复原来的发光强度。电感耦合等离子体-原子发射光谱、X射线光电子谱、元素能谱等表征结果显示,经绿矾溶液处理的K2SiF6∶Mn4+粒子表面的Mn4+浓度显著减小,证实了惰性壳层K2SiF6的形成,揭示了氟化物粒子耐湿性显著提升的原因。此外,经高温(85℃)高湿(85%)的条件老化1 000 h后,WLEDs器件中表面钝化的K2SiF6∶Mn4+粒子仍保持着100%的红色发光强度,明显高于未钝化的氟化物的59%,进一步证实了绿矾溶液钝化的K2SiF6∶Mn4+红色荧光粉具有非常优异的环境稳定性。
Mn4+掺杂 红色荧光粉 耐湿性 绿矾溶液 表面钝化 Mn4+ doping red phosphor moisture resistance green alum solution surface passivation 
发光学报
2024, 45(2): 299
作者单位
摘要
1 广西大学 化学化工学院, 省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室, 广西 南宁  530004
2 广州大学 化学化工学院, 清洁能源与材料研究所, 广东 广州  510006
在铜基金属卤化物Cs3Cu2I5中掺杂Mn2+是拓宽发光范围的重要途径,但是已报道的掺杂方法大多需要高温、惰性气氛、较长时间和专用设备等。本工作将CsI固体粉末直接投加至CuI和MnCl2的氢碘酸溶液中,在较低温度(60 ℃)、空气条件下快速(3 min)合成Mn2+掺杂Cs3Cu2I5微晶,并测试了其结构和发光性能。通过系列对比实验,提出一种由反应物溶解度控制的“缓释生长-掺杂”机制,证实CsI固体粉末在高浓度氢碘酸中的缓慢溶解能够降低Cs3Cu2I5晶体的生长速率,为Mn2+的低温、可控掺杂提供有利的动力学条件。该方法为全无机金属卤化物体系的掺杂发光和掺杂动力学研究提供了新的思路。
Mn2+掺杂 缓释生长-掺杂 Cs3Cu2I5 Mn2+ doping slow-release growth-doping Cs3Cu2I5 
发光学报
2024, 45(3): 375
作者单位
摘要
闽南师范大学物理与信息工程学院光场调控及其系统集成应用福建省高校重点实验室,福建 漳州 363000
Ge/Si雪崩光电二极管(APD)被广泛应用于近红外探测领域,但由于Ge和Si之间存在4.2%的晶格失配,故难以获得高性能的Ge/Si APD。提出在Ge/Si键合界面处引入多晶硅(poly-Si)键合中间层,弱化Ge/Si失配晶格对APD器件性能的影响。poly-Si引入后键合界面电场发生变化,导致APD内部的电场重新分布,极大地影响了器件性能。因此,重点对Ge吸收层和Si倍增层的掺杂浓度进行调控,探究了掺杂浓度对Ge/Si APD电场、复合率、载流子浓度、碰撞电离等性能的影响,最终设计出高性能键合Ge/Si APD。本工作将为低噪声、高增益Ge/Si APD的研究提供理论指导。
材料 Ge/Si雪崩光电二极管 晶格失配 poly-Si键合层 掺杂浓度 
中国激光
2024, 51(8): 0803001
作者单位
摘要
1 南京航空航天大学 航天学院,江苏 南京 211106
2 安徽北方微电子研究院,安徽 蚌埠 233000
硅基光电子与CMOS工艺兼容,借助成熟的微电子加工工艺平台可以实现大规模批量生产,具有低成本、高集成度、高可靠性的优势。其中,硅基半导体探测器是目前应用最为广泛的可见光波段探测设备,将其工作频段拓展到近红外波段具有重要意义。由于硅的禁带宽度,硅基材料在近红外波段电磁波吸收存在明显限制,硅基探测器在近红外波段的应用受到挑战。根据纳米金属粒子发生局域表面等离子共振时产生的近场增强效应,提出了一种纳米金属粒子梯度掺杂的硅基结构。通过应用等效介质理论,模拟了复合硅基结构在可见光与近红外波段的吸收特性。结果表明:该结构在近红外波段具有电磁波吸收提升效果,并且当选择纳米金粒子梯度递增掺杂时,可以在610~1450 nm波段提升吸收性能,最高提升可达到10.7 dB。所提出的结构可以有效增强硅基材料在近红外波段的吸收效率,研究结果为硅基半导体探测器在近红外波段的应用提供了重要参考。
超材料 梯度掺杂 等效介质理论 近红外吸收增强 metamaterials gradient doping effective medium theory near infrared absorption enhancement 
红外与激光工程
2024, 53(2): 20230519
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Crystal Materials and Institute of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China
2 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
Topological nodal-line semimetals attract growing research attention in the photonic and optoelectronic fields due to their unique topological energy-level bands and fascinating nonlinear optical responses. Here, to the best of our knowledge, we first report the saturable absorption property of topological nodal-line semimetal HfGeTe and the related pulse modulation in passively Q-switched visible lasers. Few-layer HfGeTe demonstrates outstanding saturable absorption properties in the visible-light band, yielding the saturation intensities of 7.88, 12.66, and 6.64 µJ/cm2 at 515, 640, and 720 nm, respectively. Based on an as-prepared few-layer HfGeTe optical switch and a Pr:LiYF4 gain medium, Q-switched visible lasers are also successfully achieved at 522, 640, and 720 nm. The minimum pulse widths of the green, red, and deep-red pulsed lasers are 150, 125.5, and 420 ns, respectively. Especially for the green and red pulsed laser, the obtained pulse width is smaller than those of the low-dimensional layered materials. Our work sheds light on the application potential of topological nodal-line semimetals in the generation of visible pulsed lasers.
visible pulsed laser topological nodal-line semimetals saturable absorption Q-switching Pr doping 
Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 031601
作者单位
摘要
1 北京航空航天大学物理学院,北京 100191
2 澳大利亚国立大学物理学院电子材料工程研究室,澳大利亚堪培拉 2601
超分辨荧光成像技术因其能够突破光学衍射极限的限制,为生命科学研究带来全新的观察尺度而获得了诺贝尔化学奖。但是,传统的超分辨荧光显微镜需要极为复杂的光学系统来突破衍射极限,通常伴随着明显的光毒性和低时间分辨率,昂贵的造价以及日益复杂的操作限制了其在生物医学领域中的推广应用。因此,全球各大研究团队都在积极寻求具有近红外、高亮度和抗光漂白的替代荧光探针,并通过改善成像装置与算法,进一步拓展超分辨显微技术的应用范围。稀土元素纳米材料由于其独特而优异的物理化学特性,如显著的反斯托克斯光谱位移、无背景噪声、抗光漂白、光稳定性、低毒性和高成像穿透能力等,持续受到化学、物理学和材料学领域的广泛关注,是近期兴起的一种稳定性优异的无机荧光探针。本文首先简要介绍了上转换纳米颗粒的发光机制,然后讨论了纳米结构材料中实现光子上转换的主要限制。此外还介绍了镧系元素掺杂上转换纳米粒子在超分辨生物成像、分子检测等领域的应用,以及介绍了包括降低激光功率要求和耦合技术难度、提高激光直扫成像分辨率与速度、提高多路复用成像效率等应用技术优势。最后重点介绍了颗粒合成方面的主要挑战、可行的改进措施以及对未来发展的展望,为稀土纳米材料在生命科学成像领域的推广应用提供有力的理论基础与技术支撑。
荧光显微 超分辨成像 上转换纳米颗粒 镧系离子掺杂 
激光与光电子学进展
2024, 61(6): 0618018
Zhi Deng 1,2Hailong Wang 1,2,*Qiqi Wei 1,2Lei Liu 1,2[ ... ]Jianhua Zhao 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
(Ga,Fe)Sb is a promising magnetic semiconductor (MS) for spintronic applications because its Curie temperature (TC) is above 300 K when the Fe concentration is higher than 20%. However, the anisotropy constant Ku of (Ga,Fe)Sb is below 7.6 × 103 erg/cm3 when Fe concentration is lower than 30%, which is one order of magnitude lower than that of (Ga,Mn)As. To address this issue, we grew Ga1-x-yFexNiySb films with almost the same x (≈24%) and different y to characterize their magnetic and electrical transport properties. We found that the magnetic anisotropy of Ga0.76-yFe0.24NiySb can be enhanced by increasing y, in which Ku is negligible at y = 1.7% but increases to 3.8 × 105 erg/cm3 at y = 6.1% (TC = 354 K). In addition, the hole mobility (μ) of Ga1-x-yFexNiySb reaches 31.3 cm2/(V?s) at x = 23.7%, y = 1.7% (TC = 319 K), which is much higher than the mobility of Ga1-xFexSb at x = 25.2% (μ = 6.2 cm2/(V?s)). Our results provide useful information for enhancing the magnetic anisotropy and hole mobility of (Ga,Fe)Sb by using Ni co-doping.
magnetic semiconductor molecular beam epitaxy Fe-Ni co-doping magnetic anisotropy hole mobility 
Journal of Semiconductors
2024, 45(1): 012101
作者单位
摘要
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏 南京 210094
2 北方夜视技术股份有限公司,江苏 南京 211106
通过掺杂Rb有助于改善碱锑化合物光电阴极的光谱响应并降低热发射。为了从理论上研究K-Cs-Sb光电阴极材料中掺Rb的作用机理,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,分别建立了K2CsSb、K2Cs0.75Rb0.25Sb、K2Cs0.5Rb0.5Sb、K2Cs0.25Rb0.75Sb、K2RbSb 5种不同Cs/Rb比例(原子数分数之比)的K-Cs-Rb-Sb体模型以及相应的(111)表面模型,计算了其电子结构与光学性质。计算结果表明,对于不同Cs/Rb比例的K-Cs-Rb-Sb体模型,Rb掺杂对其光学性质的影响甚微。随着Rb/Cs比例的增加,体模型的形成能和形成焓以及表面模型的表面能变低,说明K-Cs-Rb-Sb化合物容易形成且稳定。此外,与传统的K2CsSb相比,K2Cs0.25Rb0.75Sb的功函数更大,电导率更大,同时又具有最小的禁带宽度和离化能,因此,Cs/Rb比例为1∶3的K-Cs-Rb-Sb阴极适合作为量子效率高、暗电流低且导电性好的光电发射材料。
材料 K-Cs-Sb光电阴极 Rb掺杂 光电性质 第一性原理 
光学学报
2024, 44(4): 0416001
作者单位
摘要
1 喀什大学化学与环境科学学院新疆特色药食用植物资源化学实验室,新疆 喀什 844000
2 上海工程技术大学化学化工学院前沿医学技术研究院,上海 201620
采用共沉淀法制备了Bi2-xGa3.985O9∶1.5%Fe3+xEu3+(BGO∶1.5%Fe3+xEu3+x=0~2%)长余辉纳米粒子(PLNP),详细研究了Eu3+掺杂浓度及煅烧温度对BGO∶1.5%Fe3+ PLNP晶体结构和光学性质的影响。结果显示,最佳的PLNP组成为Bi1.99Ga3.985O9∶1.5%Fe3+,1%Eu3+,属于莫来石晶体结构,发射峰处于798 nm,在900 ℃煅烧1 h时,可获得高纯度的BGO∶1.5%Fe3+,1%Eu3+ PLNP,其平均电子陷阱能级深度为0.676 eV。与Fe3+单掺杂BGO∶1.5%Fe3+ PLNP相比,Eu3+共掺杂BGO∶1.5%Fe3+,1%Eu3+ PLNP后,荧光寿命(τav)从13.77 s增大至15.56 s,余辉发光时间从3 h延长至8 h以上。由于共掺杂BGO∶1.5%Fe3+,1%Eu3+ PLNP中存在从Eu3+到Fe3+的能量传递,共掺杂PLNP的余辉强度增大,发光时间延长。制备了长波长发射、具有余辉发光性能的BGO∶1.5%Fe3+,1%Eu3+ PLNP,该材料在生物成像、疾病检测及生物传感等领域具有巨大的应用潜力。
材料 近红外发光 长余辉纳米粒子 共掺杂 镓酸铋 
光学学报
2024, 44(2): 0216001
焦岗成 1宋德 1,2,*闫磊 1肖超 1[ ... ]陈卫军 1,2,**
作者单位
摘要
1 微光夜视技术重点实验室,陕西 西安 710065
2 长春理工大学物理学院,吉林 长春 130022
为获得高增益的电子轰击型CMOS(EBCMOS)成像器件,根据载流子输运理论,采用蒙特卡罗方法,研究了EBCMOS基底在不同掺杂方式和结构参数下的电荷收集效率。结果表明:当基底均匀掺杂时,减小掺杂浓度、降低基底厚度及缩小近贴距离可以有效提高电荷收集效率;当基底梯度掺杂时,减小重掺杂浓度区域的范围,可以有效提高电荷收集效率。仿真优化后器件的电荷收集效率最高可达到86.28%,为国产EBCMOS器件的研制提供了理论支撑。
光学器件 夜视技术 电子轰击型CMOS 电荷收集效率 梯度掺杂 
中国激光
2024, 51(2): 0210001

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