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 西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院，陕西 西安 710072
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，河南 洛阳 471000
制备具有强发光性、高稳定性、低毒性的白色光致发光块体玻璃对LED显示技术的进步具有重要意义。本文利用溶胶凝胶法制备了不同组分的Al2O3-xSiO2块体干凝胶，在约500 ℃烧结的过程中，玻璃表现出强烈的白色可见光致发光宽峰，该宽峰来自孔表面的自由基羰基末端缺陷，并且其发光强度与自由基缺陷的浓度和发光强度有明显关系。
材料 光致发光 缺陷发光 白光发射 介孔玻璃 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1516001
1 内蒙古师范大学 物理与电子信息学院，内蒙古 呼和浩特 010022
2 内蒙古师范大学 内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010022
3 内蒙古自治区新能源储能材料工程研究中心，内蒙古 呼和浩特 010022
自激活发光受到了研究人员的广泛关注，其中硼氮化物缺陷发光材料因毒性低、合成简单、结构多样性等优点，具有成为新一代LED用荧光粉的潜力，但是低热稳定性限制了其实际应用。本文采用高温固相一步法，通过部分取代LiSr4（BN2）3（LSBN）中的Sr，合成了一种新的LiSr2Ca2（BN2）3（LSCBN）发光材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪对荧光粉的相组成、形貌和光学性质进行了表征。结果表明，所制备的样品LSBN为立方晶系，空间群Im‐3m。在紫外区域有较宽的激发带，发射光谱峰值位于561 nm，半峰宽度（FWHM）约为4 504 cm-1。LSCBN的发光强度是LSBN的的2倍。解释了LSCBN的发光机理，LSCBN荧光粉中存在替代式缺陷，在光激励下形成发光中心。变温光谱显示，150 ℃时，LSBN的发光强度为初始强度的17%，LSCBN的发光强度为初始强度的57%，超过了已报道的其他硼氮化物荧光粉。这种离子取代的方法能有效调控发光波长和增强荧光强度，改善热稳定性，为硼氮化物缺陷材料发光性能的改善提供了新的思路和应用前景。
硼氮化物 缺陷发光材料 阳离子取代 发光机理 nitridoborate defect-related phosphor cation substitution luminescence mechanism
1 内蒙古师范大学 物理与电子学院, 内蒙古 呼和浩特 010022
2 内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室, 内蒙古 呼和浩特 010022
采用高温固相一步法合成了新型荧光粉Sr3(BN2)2（以下简写为SBN）。采用 X 射线衍射、扫描电子显微镜、荧光分光光度计对荧光粉的相组成、形貌和发光性能进行表征。讨论了SBN荧光粉的缺陷发光机理和长余辉特性。结果表明, 所制备的样品SBN晶体为立方晶系Im-3m。在紫外区域有较宽的激发带, 发射光谱峰值位于525 nm, 半峰宽为3 334 cm-1。SBN荧光粉材料存在本征缺陷, 在基质中形成了Sr的空位, 在光激励下形成发光中心。进一步的余辉衰减曲线与热释光曲线也证实, 该材料存在固有缺陷, 其余辉时间约10 s。变温光谱显示, 当温度达到150 ℃时, 荧光强度是室温初始强度的43%, 优于稀土掺杂硼氮化物衰减到10%的结果。SBN荧光粉具有合成工艺简单、结构稳定、紫外波段激发获得长余辉绿光发射等优异性能, 在LED发光器和指示方面具有潜在的应用前景。
缺陷发光材料 长余辉 发光机理 Sr3(BN2)2 Sr3(BN2)2 defective luminescent material long afterglow luminescence mechanism
采用直流反应磁控溅射法, 在玻璃衬底上生长了沿(002)择优取向的AlN薄膜, 用Ｘ射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对AlN薄膜结构和表面形貌进行表征, 并测量了AlN薄膜在405 nm激光激发下的光致发光(PL)光谱。结果表明, 在不同氮气含量条件下生长的AlN薄膜均呈(002)择优取向, 薄膜表面呈小颗粒密堆积排列, 颗粒尺寸在20 nm左右。不同氮气含量条件下生长的AlN薄膜在550 nm处均有较强的由于VAl能级向价带跃迁引起的缺陷能级发光峰; AlN薄膜在589, 614, 654 nm处也有较弱的缺陷能级发光峰, 随着氮气含量增大, 缺陷能级发光峰越来越明显, 产生原因分别为ON-ON缺陷对向VAl-2ON产生的复合缺陷能级的跃迁、导带向与氧有关的杂质能级(IO)间的跃迁以及VAl-ON深能级向价带的跃迁。
磁控溅射 择优取向 光致发光 缺陷发光 magnetron sputtering preferred orientation photoluminescence defect emission
1 吉林大学物理学院光信息科学与技术系（肇庆学院, 626061）超硬材料重点实验室, 吉林 长春 130021
2 华南理工大学化学与化学工程学院, 广东 广州 510641
ZnO发光二极管（LEDs）在照明应用方面有着巨大的潜力。 需要解决的主要问题是光的产生和对辐射的控制, 这个问题来自LED波长的变化和组合。 发现缺陷发光的ZnO有着各种波长范围, 适合LED在白光产生方面的应用。 同时展示了在实验和理论上可以用于ZnO系统的缺陷辐射。 这种类型的缺陷相较于传统的掺杂材料和其他材料, 其优点在于不需要广泛和昂贵的生产系统。 不仅提出了ZnO薄膜在白色平面LED光源本征缺陷发光的潜在应用, 同时也利用一些方法一个特定的中心位置和ZnO薄膜在初期发射谱带的宽分布来控制缺陷的产生。 根据不同的制备方法和特定的实验条件, 不同的白色, 如稍白色和青白色等原本的和重要的颜色-蓝光波段(455, 458 nm), 绿光波段(517, 548 nm), 红光波段(613, 569 nm)分别被获得。 从而说明了这是一种制作白光LED更好的办法-利用ZnO材料。 在对ZnO薄膜电学性质的调查研究中, 通过薄膜表面的额电子插入和正离子的湮灭已经证明了的观点, 随着质子的植入、 正离子的湮没、 电子的插入和ZnO表面的电学性质的研究, 表述结果被进一步的证实。 研究人员对单晶ZnO的已经有了一定的研究, PL质子植入ZnO以后呈现橘红色, 并且在700 ℃退火后仍然存在, 清楚的可以看出PL缺陷的存在。 在植入粒子方面最近的文章也有报道, 例如在ZnO缺陷表层中注入离子和电子来改变PL性能。 VZn也发现了氧化锌薄膜的主要缺陷之一是正电子湮没, 同样的, Vlasenko和Watkins也发现了氧化锌表面由于电子辐射产生的缺陷。 导致绿色透光率的减少, 增加PL致600～700 nm。 之后分析和解释ZnO薄膜电阻率的缺陷。 由霍尔系数的迹象表明ZnO表现为N型传导, 这样做的原因是因为把VO和Zn原子联系在一起, 使Zn具有较低的电阻率。 试验中氧气退货可以增加ZnO的电阻率, 其电阻率的增加是由于VO的减少。 另外, 在200 ℃条件下准备的样品导电率很低, 说明了VO的作用很大。 退火氧化锌薄膜电导率下降表明, 看到了主要的缺陷。
氧化锌薄膜的缺陷 缺陷发光与光致发光 白光LED Defect of ZnO film Defect luminescence and photoluminescence White colors LED 光谱学与光谱分析
2016, 36(5): 1604
有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室, 桂林理工大学材料科学与工程学院, 广西 桂林 541004
近红外量子点具有独特的光学性质, 如荧光量子产率高, 荧光寿命长, 荧光发射波长可调, 半峰宽窄且斯托克斯位移较大, 耐光漂白能力强等, 及“近红外生物窗口”的优势, 使它们在生物荧光标记、 太阳能电池、 量子化计算、 光催化、 化学分析、 食品检测及活体成像等领域具有巨大的潜在应用价值。 目前对近红外量子点的发光机理研究还不够完善, 针对国内外的研究现状, 重点对核/壳结构的量子点(CdTe/CdSe, CdSe/CdTe/ZnSe等)、 三元量子点(Cu-In-Se, CuInS2等)和掺杂型量子点(Cu∶InP等)三种不同类型近红外量子点的发光机理进行了综述。 其中, Type-Ⅱ型核/壳结构量子点的发光机理多为带间复合发光, 三元量子点以本征缺陷型发光为主, 掺杂型量子点多为杂质缺陷型发光。 探讨了近红外量子点发光原理存在的问题及发展的方向。 对近红外量子点的发光机理进行系统地研究不仅有助于我们理解近红外量子点的发光性质, 而且对完善相似高品质量子点的合成方法具有重要意义。
近红外量子点 核/壳结构 带间复合发光 供体-受体重组 杂质缺陷发光 Near-infrared quantum dots Core/shell structures Interband recombination luminescence Donor-acceptor recombination Impurity defects luminescence 光谱学与光谱分析
2016, 36(7): 2059
采用直流电弧放电方法, 在无催化剂的条件下直接氮化Al合成纤锌矿结构的AlN微晶棒。分别利用拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)谱等测试手段对所制备样品进行表征和发光性能的研究。结果表明: 所制备的AlN微晶棒长度约为30 μm, 直径约为10 μm。在AlN微晶棒的PL谱中, 有两个主要发光峰, 中心在430 nm的发射源于VN和(VAl-ON)2-构成的深施主-深受主对缺陷发光, 中心在650 nm的发射源于VAl形成的深受主能级到价带的缺陷发光。在激发波长由270 nm逐渐增大到300 nm的过程中发现, AlN微晶棒波长在430 nm处的发光峰先增强后减弱, 在激发波长为285 nm时强度最大; 650 nm处的发光峰随激发波长增大而逐渐增强。
AlN微晶棒 直接氮化法 光致发光 缺陷发光 AlN microrods direct nitridation method photoluminescence defect luminescence
采用高温固相法合成Li2BaSiO4:Sm3+荧光粉，X-射线衍射(XRD)结果表明，850 ℃高温制备的Li2BaSiO4∶Sm3+为六方晶系结构，随着Sm3+掺入量增加，衍射峰向大角度方向偏移，晶格畸变增加。该材料在330~500 nm 处有很强的吸收，能被近紫外光和蓝光发光二极管(LED)有效激发，当Sm3+质量分数为1.5%时发光强度最大，且I650/I607 比值最小，表明Sm3+优先进入Li2BaSiO4对称格位。在402 nm 激发时，发出518、563、607、650和707 nm 发射峰，其中518 nm来源于Li2BaSiO4∶Sm3+缺陷发光，其他4 个峰来源于Sm3+的4G5/2→6HJ (J=5/2，7/2，9/2，11/2)发光。由于缺陷发光，Li2BaSiO4∶Sm3+的色坐标位于黄光区域，并分析了缺陷发光机理。
材料 发光材料 缺陷发光 硅酸盐
北京大学物理学院 人工微结构和介观物理国家重点实验室， 北京100871
观测了不同Mg含量的AlxGa1-xN/GaN超晶格(SLs)样品在不同退火温度和激发强度下的光致发光(PL)光谱。结合霍尔测量，分析了其紫外发射(UVL)峰的起源及相关影响因素。实验发现：同一样品在N2气氛中高温退火，UVL峰强随退火温度的升高，先增至饱和继而急剧下降，峰位红移；而在相同退火条件下，随着掺杂Mg的流量增加，样品空穴浓度下降，峰强减弱，峰位红移。结果表明：UVL峰是来自于易热分解的浅施主(VNH)与浅受主(MgGa)之间的跃迁，并受到深施主(MgGaVN)与浅受主(MgGa)自补偿效应的影响。实验上随着PL光谱激发强度的增强，UVL峰位约有260 meV的蓝移，结合超晶格极化场下的能带模型分析，认为这是极化效应导致的锯齿状能带中，VNH与MgGa之间跃迁方式的改变引起的现象。
超晶格 缺陷发光 紫外峰 极化效应 superlattice defect luminescence ultraviolet luminescence polarization effect
