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相位分布管理的准二维钙钛矿薄膜在纳秒脉冲激光泵浦下实现高效放大自发发射

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Science China Materials 2024年第3期67卷 921-930页

作者：韦晓燕刘征征杨洁唐孝生王艳平黄业雄姚亿洪徐新鑫皮明雨杜鹃张丁可 School of Physics and Electronic Engineering Chongqing Normal UniversityChongqing 401331China State Key Laboratory of High Field Laser Physics and CAS Center for Excellence in Ultra-intense Laser Science Shanghai Institute of Optics and Fine MechanicsChinese Academy of SciencesShanghai 201800China College of Optoelectronic Engineering Chongqing University of Posts and TelecommunicationsChongqing 400065China Chongqing Research Institute Changchun University of Science and TechnologyChongqing 401135China School of Physics and Optoelectronic Engineering Hangzhou Institute for Advanced StudyUniversity of Chinese Academy of SciencesHangzhou 310024China

准二维钙钛矿表现出独特的光物理性质,这使它们成为激光技术潜在进步的优秀候选材料.高性能纳秒脉冲激光和放大自发发射(ASE)是实现连续波抽运光电泵浦激光器的关键工艺.然而,在纳秒脉冲激光泵浦下发展准二维钙钛矿ASE或激光仍然存在一... 详细信息

准二维钙钛矿表现出独特的光物理性质,这使它们成为激光技术潜在进步的优秀候选材料.高性能纳秒脉冲激光和放大自发发射(ASE)是实现连续波抽运光电泵浦激光器的关键工艺.然而,在纳秒脉冲激光泵浦下发展准二维钙钛矿ASE或激光仍然存在一些困难,包括表面缺陷浓度高、俄歇复合和能量传递效率低.本文通过无添加剂的Cs^(+)阳离子掺杂策略,可以很好地控制准二维钙钛矿膜的形貌和相分布,从而解决了低n相导致的能量传递途径不足的问题.本文通过快速的能量传递过程揭示了增益性质和载流子复合.基于此,掺杂适当比例Cs^(+)阳离子的PEA_(2)(FA_(0.7)Cs_(0.3))_(2)Pb_(3)Br_(10)钙钛矿膜的净增益系数比原始钙钛矿薄膜提高了近3倍,从而将纳秒激光激发下的放大自发发射阈值降低到1/3.研究结果表明,在准二维钙钛矿中掺杂Cs^(+)可为实现高性能激光器件的相位分布设计提供见解.

关键词： quasi-2D perovskite cesium cation amplified spontaneous emission energy transfer phase distribution

超小晶粒锡掺杂CsPbBr_(3)蓝光量子点的合成及其光学性能研究

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物理学报 2022年第4期71卷 213-219页

作者：曾凡菊谭永前胡伟唐孝生张小梅尹海峰凯里学院大数据工程学院凯里556011 重庆大学光电工程学院重庆400044 重庆邮电大学光电学院重庆400065

近年来,铅卤钙钛矿CsPbX_(3)(X=Cl,Br或I)因其具有荧光波段可调、荧光量子产率高(Photoluminescence quantum yield,PLQY)以及荧光半峰宽窄等优点而被广泛应用于光电器件领域.然而,与PLQY接近于100%的绿光和红光相比,蓝光卤素钙钛矿的P... 详细信息

近年来,铅卤钙钛矿CsPbX_(3)(X=Cl,Br或I)因其具有荧光波段可调、荧光量子产率高(Photoluminescence quantum yield,PLQY)以及荧光半峰宽窄等优点而被广泛应用于光电器件领域.然而,与PLQY接近于100%的绿光和红光相比,蓝光卤素钙钛矿的PLQY仍比较低.在此,采用过饱和结晶的方法在室温下合成了粒径低于4 nm的超小晶粒锡(Sn)掺杂CsPbBr_(3)量子点,并对其结构特性和光学特性进行了研究.结果表明:随着SnBr_(2)添加量的增大,量子点晶粒的粒径略微减小,荧光发射峰发生蓝移,粒径由3.33 nm(SnBr_(2)为0.03 mmol)减小到2.23 nm(SnBr_(2)为0.06 mmol时),对应的荧光发射峰由490 nm蓝移至472 nm.当SnBr_(2)添加量为0.05 mmol时合成的超小晶粒锡掺杂CsPbBr_(3)量子点显示出最优的光学性能,其粒径约为2.91 nm,对应的XRD各晶面衍射峰强度最强,荧光发射峰位于472 nm处,PLQY最高,达到了53.4%,在空气中存放15 d后,其荧光发射峰位置不发生明显改变,荧光PLQY仍保留最初的80%,为42.7%.证明适量添加SnBr_(2)对CsPbBr_(3)进行锡掺杂可有效提高超小晶粒量子点的结晶性能和光学性能.

关键词：超小晶粒锡掺杂CsPbBr_(3)量子点光学性能荧光稳定

PCE10显著提升三元倍增型有机光电探测器红光与近红外光探测能力

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发光学报 2023年第12期44卷 2222-2230页

作者：王建彬唐孝生周笔曾夏辉黎金城周赢武闽江学院物理与电子信息工程学院福建福州350108 重庆邮电大学光电工程学院重庆400065

近红外光探测能力强的光电探测器更有利于检测人体心率,而且探测范围覆盖红光与近红外光的宽带响应光电探测器能用于检测血氧饱和度,因此提升宽带响应光电探测器的红光与近红外光探测能力具有重要意义。然而,经典的二元体异质结宽带响... 详细信息

近红外光探测能力强的光电探测器更有利于检测人体心率,而且探测范围覆盖红光与近红外光的宽带响应光电探测器能用于检测血氧饱和度,因此提升宽带响应光电探测器的红光与近红外光探测能力具有重要意义。然而,经典的二元体异质结宽带响应倍增型有机光电探测器通常由于活性层中给体/受体比例差异较大,导致器件对红光与近红外光的响应能力较弱甚至没有响应。本文通过用少量给体材料PCE10替代活性层P3HT∶IEICO‐4F(100∶1)中部分P3HT的方法,制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶PCE10∶IEICO‐4F(90∶10∶1)/Al的体异质结三元倍增型有机光电探测器。-20 V偏压下,三元器件获得紫外到近红外(330~810 nm)响应较均匀的EQE光谱,并且器件在660 nm和810 nm处的EQEs(134000%和147000%)是相同条件下二元器件的78倍和106倍,相应的探测灵敏度(5.4×10^(13)Jones和7.27×10^(13)Jones)分别提升了26倍和36倍。三元器件的红光和近红外光探测能力得到显著提升,为制备用于人体心率与血氧饱和度检测的高性能光电探测器提供了策略。

关键词：近红外心率血氧饱和度体异质结倍增型有机光电探测器三元

基于非铅钙钛矿Cs_(3)Cu_(2)I_(5)闪烁体的X射线成像研究

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光电子．激光 2022年第2期33卷 203-207页

作者：周昶安康何鹏周佳儿冯鹏唐孝生重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心重庆400044

最近报道的卤化物钙钛矿具有光致发光量子产率高、发射带窄的特性,可作为一种新型X射线探测材料,但仍存在光和热稳定性低、铅毒性等问题。本文研究一种低温溶液法制备的无机非铅钙钛矿Cs_(3)Cu_(2)I_(5)纳米晶材料,分析其在X射线辐射下... 详细信息

最近报道的卤化物钙钛矿具有光致发光量子产率高、发射带窄的特性,可作为一种新型X射线探测材料,但仍存在光和热稳定性低、铅毒性等问题。本文研究一种低温溶液法制备的无机非铅钙钛矿Cs_(3)Cu_(2)I_(5)纳米晶材料,分析其在X射线辐射下的发光特性,并探究不同厚度Cs_(3)Cu_(2)I_(5)纳米晶材料的转换效率与X射线源管电压之间的关系。在成像实验中,本文设计一种高效的Cs_(3)Cu_(2)I_(5)材料闪烁体转换屏,研制基于Cs_(3)Cu_(2)I_(5)材料闪烁体转换屏的X射线成像系统,分别对剃须刀刀片和蜗牛壳进行X射线成像。实验结果表明:在X射线辐射下钙钛矿Cs_(3)Cu_(2)I_(5)的发射峰在波长为460nm时达到峰值;在厚度为0.30—0.50mm时,Cs_(3)Cu_(2)I_(5)材料转换效率较高;成像结果显示图像轮廓清晰、物体内部结构层次分明。研究表明:非铅钙钛矿Cs_(3)Cu_(2)I_(5)纳米晶材料可以作为一种新型闪烁体,在X射线探测与成像方面有着巨大的应用潜力。

关键词：成像系统钙钛矿Cs_(3)Cu_(2)I_(5) X射线探测闪烁体纳米晶材料

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铅基卤素钙钛矿阻变式存储器研究进展

电子元件与材料 2022年第1期41卷 19-29,39页

作者：曾凡菊谭永前胡伟唐孝生尹海峰凯里学院大数据工程学院贵州凯里556011 重庆大学光电工程学院重庆400044 重庆邮电大学光电学院重庆400065

随着数字通信在大数据以及物联网等领域的应用,推动了下一代存储设备的发展。阻变式存储器因其功耗低、尺寸可调、操作速度快等优点被认为是最有前景的信息存储器件之一。近年来,兼具成本低、带隙可调、载流子扩散长度长、离子迁移速率... 详细信息

随着数字通信在大数据以及物联网等领域的应用,推动了下一代存储设备的发展。阻变式存储器因其功耗低、尺寸可调、操作速度快等优点被认为是最有前景的信息存储器件之一。近年来,兼具成本低、带隙可调、载流子扩散长度长、离子迁移速率快、载流子迁移率高等优点的铅基卤素钙钛矿,在阻变式存储器领域引起了广泛关注。主要对铅基卤素钙钛矿阻变式存储器最新研究进展进行了概述,就铅基卤素钙钛矿阻变式存储器结构、阻变性能、阻变机理等方面进行了综述。最后,对铅基卤素钙钛矿阻变式存储器当前面临的挑战进行了讨论,并对其未来的发展前景进行了展望。

关键词：铅基卤素钙钛矿阻变式存储器综述阻变性能阻变机理

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非铅卤素钙钛矿及其阻变性能研究进展

物理学报 2021年第15期70卷 13-24页

作者：曾凡菊谭永前唐孝生张小梅尹海峰凯里学院大数据工程学院凯里556011 重庆大学光电工程学院重庆400044

近年来,铅基卤素钙钛矿因其制备工艺简单、载流子扩散距离长以及离子迁移速率快等优点而被应用于阻变存储器.然而,铅基卤素钙钛矿结构中的铅对人类健康与环境保护存在威胁,限制了铅基卤素钙钛矿在数据存储领域的实际应用.研究者们针对... 详细信息

近年来,铅基卤素钙钛矿因其制备工艺简单、载流子扩散距离长以及离子迁移速率快等优点而被应用于阻变存储器.然而,铅基卤素钙钛矿结构中的铅对人类健康与环境保护存在威胁,限制了铅基卤素钙钛矿在数据存储领域的实际应用.研究者们针对铅基钙钛矿铅毒性的问题展开了一系列研究.其中,非铅卤素钙钛矿因不含铅而被认为是最有前景的下一代新型阻变存储介质材料.最近几年,锡基、铋基、锑基和铜基等非铅卤素钙钛矿被引入阻变存储器领域.本文系统地综述了非铅卤素钙钛矿材料及其阻变性能,归纳了非铅卤素钙钛矿的阻变性能及其阻变机理,指出了非铅卤素钙钛矿材料应用于阻变存储器存在的关键问题,为进一步研究非铅钙钛矿阻存储器提供了参考.

关键词：非铅钙钛矿阻变存储器阻变性能阻变机理

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BP神经网络在激光器参数优化中的应用

激光杂志 2020年第5期41卷 168-172页

作者：杨敏唐孝生重庆城市职业学院重庆永川402160 重庆大学重庆400044

在实际激光器设计中,优化激光器输出功率,不仅能够提升激光器性能,也可改善激光器设计质量。以平凹腔单横模氦氖激光器为例,提出基于BP神经网络进行激光器参数优化的方法,并通过采用BP神经网络建立激光器的输出功率模型,运用BP神经网络... 详细信息

在实际激光器设计中,优化激光器输出功率,不仅能够提升激光器性能,也可改善激光器设计质量。以平凹腔单横模氦氖激光器为例,提出基于BP神经网络进行激光器参数优化的方法,并通过采用BP神经网络建立激光器的输出功率模型,运用BP神经网络找到理想的激光器参数,最后对激光器性能进行仿真测试。结果表明,所提方法能够优化升激光器,较好完成激光器参数优化工作,结论证实在激光器参数优化中应用BP神经网络发挥应用效益。

关键词：参数优化激光器 BP神经网络输出参数

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低维钙钛矿光电探测器研究进展

发光学报 2021年第6期42卷 755-773页

作者：杨洁皮明雨张丁可唐孝生杜鹃重庆师范大学物理与电子工程学院重庆邮电大学光电工程学院中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室中国科学院大学杭州高等研究院

近年来,三维铅卤钙钛矿由于其优异的光电子性能,作为光电器件(如太阳能电池、发光二极管和激光器等)的新型半导体材料被广泛研究,然而三维钙钛矿的铅毒性以及稳定性差严重阻碍了其商业化应用。低维钙钛矿材料由于其优异的光电性能以及... 详细信息

近年来,三维铅卤钙钛矿由于其优异的光电子性能,作为光电器件(如太阳能电池、发光二极管和激光器等)的新型半导体材料被广泛研究,然而三维钙钛矿的铅毒性以及稳定性差严重阻碍了其商业化应用。低维钙钛矿材料由于其优异的光电性能以及稳定性,在光电应用领域引起了广泛关注。除了用于光伏和发光二极管以外,低维钙钛矿已成为未来光电探测器有前途的候选者。本文对低维钙钛矿的结构、光电探测器的种类以及性能参数进行简要介绍,重点阐述了低维钙钛矿光电探测器的研究进展。同时,对本研究领域未来的发展方向进行了讨论。

关键词：低维钙钛矿材料稳定光电探测器

Ba^(2+)离子掺杂CsPbBr_(3)蓝光量子点合成及其光学性能

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发光学报 2022年第1期43卷 69-76页

作者：曾凡菊谭永前胡伟唐孝生荆涛尹海峰凯里学院大数据工程学院贵州凯里556011 重庆大学光电工程学院重庆400044 重庆邮电大学光电学院重庆400065

近年来,全无机卤素钙钛矿CsPbX_(3)(X=Cl,Br,I)因其荧光带宽窄、带隙可调、合成工艺简单以及荧光量子产率(Photoluminescence quantum yield,PLQY)高等优点而被应用于光电器件领域。但相比于PLQY接近于100%的红光与绿光CsPbX_(3)量子点,... 详细信息

近年来,全无机卤素钙钛矿CsPbX_(3)(X=Cl,Br,I)因其荧光带宽窄、带隙可调、合成工艺简单以及荧光量子产率(Photoluminescence quantum yield,PLQY)高等优点而被应用于光电器件领域。但相比于PLQY接近于100%的红光与绿光CsPbX_(3)量子点,PLQY低于10%的蓝光量子点光学性能仍需要提高。本文通过调节前驱体BaBr_(2)与PbBr_(2)的量比,常温下合成了Ba^(2+)离子掺杂CsPbBr_(3)量子点,并对合成量子点的晶体结构、形貌及其光学性能进行了研究。研究结果显示,随着Ba/Pb量比的增加,由于Ba^(2+)离子半径小于Pb^(2+)离子半径,导致合成量子点粒径由未掺杂的11.37 nm减小到Ba/Pb为1.0时的10.36 nm;此外,Ba^(2+)离子的引入拓展了带宽,吸收光谱和荧光光谱均发生蓝移,荧光光谱由未掺杂的510 nm的绿光蓝移至Ba/Pb量比为1.0时的461 nm的蓝光。当前驱液中Ba/Pb量比为0.5时,在461 nm处具有最强的蓝光发射,PLQY为39%。研究证明适量引入BaBr_(2)合成Ba/Pb混合金属钙钛矿量子点可有效提高其光学性能。

关键词： Ba^(2+)离子掺杂CsPbBr_(3) 蓝光量子点合成光学性能