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绝缘衬底上二维单晶材料制备研究进展

科学通报 2024年第26期69卷 3887-3899页

作者：曾凡凯白金霞张晓闻徐小志华南师范大学物理学院广东省高等学校物质结构与相互作用基础研究卓越中心广东省量子调控工程与材料重点实验室广州510006 华南师范大学物理前沿科学研究院粤港量子物质联合实验室广州510006

二维材料因其原子级的厚度而展现出优异的电学、光学、磁学和热学性质,在电子、光电和能源等领域具有广阔的应用前景.随着传统硅基器件逼近物理极限,摩尔定律的延续面临着巨大挑战,二维材料被寄望于超越硅基材料以实现新一代电子器件的... 详细信息

二维材料因其原子级的厚度而展现出优异的电学、光学、磁学和热学性质,在电子、光电和能源等领域具有广阔的应用前景.随着传统硅基器件逼近物理极限,摩尔定律的延续面临着巨大挑战,二维材料被寄望于超越硅基材料以实现新一代电子器件的构建.可控制备大尺寸单晶二维薄膜是实现其高性能和大规模应用的关键.过去十几年来,研究人员在二维单晶的材料生长方面付出了大量努力,典型的二维导体石墨烯、半导体过渡金属硫族化合物和绝缘体六方氮化硼的生长尺寸已经由微米级扩展到晶圆级.然而,二维材料薄膜通常需要覆盖在绝缘衬底上才能充分发挥性能,因此在绝缘衬底直接生长二维单晶材料是实现高性能电子和光电子器件的终极目标.本文从绝缘衬底上不同种类二维单晶材料的生长行为展开探讨,回顾了近十年来过渡金属硫族化合物、石墨烯和氮化硼在绝缘衬底上的生长策略以及机理,对绝缘衬底上制备高质量二维单晶材料面临的挑战和未来发展进行了总结和展望.

关键词：二维材料单晶绝缘衬底石墨烯化学气相沉积

有源区掺杂的AlGaN基深紫外激光二极管性能优化

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原子与分子物理学报 2024年第3期41卷 170-175页

作者：尹孟爽张傲翔张鹏飞贾李亚王芳刘俊杰刘玉怀郑州大学电气与信息工程学院电子材料与系统国际联合研究中心河南省电子材料与系统国际联合实验室郑州450001 郑州大学智能传感研究院郑州450001 郑州大学产业技术研究院有限公司郑州450001 郑州唯独电子科技有限公司郑州450001

为了改善深紫外激光二极管的性能,本文提出了有源区量子势垒n掺杂、p掺杂和n-p掺杂三种结构.利用Crosslight软件,对原始结构和有源区掺杂的三种结构进行仿真研究,比较四种结构的P-I特性曲线、V-I特性曲线、载流子浓度、辐射复合速率和... 详细信息

为了改善深紫外激光二极管的性能,本文提出了有源区量子势垒n掺杂、p掺杂和n-p掺杂三种结构.利用Crosslight软件,对原始结构和有源区掺杂的三种结构进行仿真研究,比较四种结构的P-I特性曲线、V-I特性曲线、载流子浓度、辐射复合速率和能带图.仿真结果表明,有源区量子势垒n-p掺杂结构的性能更优,其阈值电压和阈值电流分别为4.40V和23.8mA;辐射复合速率达到1.64×10^(28)cm^(-3)/s;同一注入电流下电光转换效率达到42.1%,比原始结构增加了3.9%;改善了深紫外激光二极管的工作性能.

关键词： AlGaN 有源区量子势垒掺杂深紫外激光二极管

基于HEDTA配体修饰的纯红色CsPb(Br/I)_(3)钙钛矿发光二极管

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发光学报 2024年第9期45卷 1399-1409页

作者：瞿牡静张淑兰段嘉欣代恒龙宣曈曈解荣军李会利华东师范大学物理与电子科学学院纳光电集成与先进装备教育部工程研究中心上海200241 华东师范大学重庆研究院精密光学重庆市重点实验室重庆401120 厦门大学材料学院福建省表界面工程与高性能材料重点实验室福建厦门361005

近年来,钙钛矿发光二极管(Perovskite light-emitting diodes,PeLEDs)已表现出了超高色纯度、超宽色域、高发光效率等一系列卓越性能,尤其绿光和近红外光PeLEDs的外量子效率(External quantum efficiency,EQE)和亮度迅速提升,但荧光峰位... 详细信息

近年来,钙钛矿发光二极管(Perovskite light-emitting diodes,PeLEDs)已表现出了超高色纯度、超宽色域、高发光效率等一系列卓越性能,尤其绿光和近红外光PeLEDs的外量子效率(External quantum efficiency,EQE)和亮度迅速提升,但荧光峰位于620~640 nm的纯红光PeLEDs器件的性能(效率、亮度、可靠性等)发展则相对缓慢。本文采用热注射和N-羟乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)配体后处理相结合的工艺制备了光学性能和稳定性均显著提升的纯红色混合卤素钙钛矿CsPb(Br/I)_(3)纳米晶。HEDTA多齿配体通过与纳米晶表面的Pb^(2+)和I-有效结合,钝化表面Pb^(2+)有关的缺陷,同时抑制了致使卤化物偏析的I-弗伦克尔缺陷的形成。基于配体交换处理后的CsPb(Br/I)_(3)纳米晶为发光层制备的PeLEDs,发射峰位于636 nm的纯红色范围,最大EQE和最大亮度分别为18.62%和1880 cd/m^(2)。表征器件工作稳定性的T50(器件亮度衰减至初始亮度一半所需的时间)由未修饰器件的11.4 min提升至74.5 min。

关键词：纯红色钙钛矿发光二极管 CsPb(Br/I)_(3) 配体工程缺陷钝化

高效率BaAl_(4)Sb_(2)O_(12)∶Eu^(2+)荧光粉合成与发光性能

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发光学报 2024年第5期45卷 753-761页

作者：王凯旋周雪莲张钰王泽苏日力格哈拉木吉田启旭朝克夫内蒙古师范大学物理与电子信息学院内蒙古呼和浩特010022 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 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

白光LED作为第四代照明光源已经广泛应用到人们生活的各个领域,其中荧光粉是获得高性能白光LED的关键材料之一。如何用简单的方法制备高性能的荧光粉是目前研究人员的一个挑战性工作。本文采用高温固相法,加入助熔剂H_(3)BO_(3)、NH_(4... 详细信息

白光LED作为第四代照明光源已经广泛应用到人们生活的各个领域,其中荧光粉是获得高性能白光LED的关键材料之一。如何用简单的方法制备高性能的荧光粉是目前研究人员的一个挑战性工作。本文采用高温固相法,加入助熔剂H_(3)BO_(3)、NH_(4)Cl、SrF_(2)、LiF和BaF_(2),成功制备了BaAl_(4)Sb_(2)O_(12)∶Eu^(2+)(BASO∶Eu^(2+))荧光粉。通过晶体结构分析、发射光谱、X射线光电子能谱(XPS)以及荧光寿命分析,表明过量的Sb_(2)O_(3)能够有效地将Eu^(3+)还原成Eu^(2+),提高Eu^(2+)在563 nm处的荧光强度约12.5倍,内量子效率(IQE)可以达到96.14%。另外,还研究了不同助熔剂对荧光粉晶体结构、荧光强度以及内量子效率的影响。本实验采用的方法简单,避免使用具有一定危险的还原性气体烧结,易于工业化应用以及降低生产成本。

关键词： BaAl_(4)Sb_(2)O_(12)∶Eu^(2+) 还原作用助熔剂白光LEDs

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椭偏光场下锂原子共振激发过程（特邀）

光学学报 2024年第17期 321-329页

作者：齐昕郭丽易小鹏胡师林陈京上海师范大学数理学院物理系中国工程物理研究院北京应用物理与计算数学研究所汕头大学理学院物理系先进光学与光子学研究中心中国科学技术大学物理学院合肥微尺度物质科学国家研究中心深圳技术大学工程物理学院深圳市超强激光与先进材料技术重点实验室

基于散射矩阵理论建立了在强激光场作用下电子从基态直接跃迁到里德伯态的量子理论模型。利用该模型计算研究了椭偏光场下锂原子被激发到不同里德伯态的概率随激光场椭偏率的变化。研究发现：当光强较低时，激发过程与微扰理论一致；但... 详细信息

基于散射矩阵理论建立了在强激光场作用下电子从基态直接跃迁到里德伯态的量子理论模型。利用该模型计算研究了椭偏光场下锂原子被激发到不同里德伯态的概率随激光场椭偏率的变化。研究发现：当光强较低时，激发过程与微扰理论一致；但当光强较高时，激光场不仅使里德伯态的能级发生移动，而且对里德伯态的空间相位分布也产生了影响，进而改变了激发率随光场椭偏率的变化曲线。同时，计算结果也展现出椭偏场多光子激发过程中角动量和磁量子数跃迁选择定则特点：当共振激发过程吸收偶数或者奇数个光子时，初态与里德伯态的轨道角动量量子数（磁量子数）的奇偶性分别一致或者相反。

关键词：超快光学场缀饰的里德伯态多光子共振散射矩阵理论

CsPbBr_(3)@MIL-53纳米复合荧光粉的合成、性能及其白光LEDs应用

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无机材料学报 2024年第9期39卷 1035-1043页

作者：瞿牡静张淑兰朱梦梦丁浩杰段嘉欣代恒龙周国红李会利华东师范大学物理与电子科学学院纳光电集成与先进装备教育部工程研究中心上海200241 华东师范大学重庆研究院精密光学重庆市重点实验室重庆401120 中国科学院上海硅酸盐研究所中国科学院透明光功能无机材料重点实验室上海201899

全无机钙钛矿(CsPbX3,X=Cl,Br,I)纳米晶因其卓越的光电性能被广泛应用于光电子器件领域,但稳定性问题仍然是制约其商业化发展的主要因素之一。基于此,本研究以提高CsPbBr_(3)纳米晶的稳定性和固态发光性能为研究目标,选用具有优异疏水... 详细信息

全无机钙钛矿(CsPbX3,X=Cl,Br,I)纳米晶因其卓越的光电性能被广泛应用于光电子器件领域,但稳定性问题仍然是制约其商业化发展的主要因素之一。基于此,本研究以提高CsPbBr_(3)纳米晶的稳定性和固态发光性能为研究目标,选用具有优异疏水性能的多孔MIL-53(Al)金属有机框架(MOFs)作为封装基质,通过热注射工艺在MIL-53(Al)孔道内原位限域生长CsPbBr_(3)纳米晶,成功制备了优异发光性能和稳定性的CsPbBr_(3)@MIL-53纳米复合荧光粉。MIL-53通过包含的苯环和有机配体与CsPbBr_(3)纳米晶螯合,将其稳固地锚定在孔道内,既保护了CsPbBr_(3)纳米晶免受外界环境的影响,又有效防止了纳米晶之间的聚集,从而避免了固态荧光猝灭。此外,MIL-53中的COO-官能团与CsPbBr_(3)纳米晶表面未配对的Pb2+结合,钝化了其表面的缺陷,抑制了载流子的非辐射复合。MIL-53包含的苯环及有机长链又赋予了纳米复合荧光粉出色的疏水性能。这些因素的协同作用显著提升了CsPbBr_(3)@MIL-53纳米复合荧光粉的光学性能和水稳定性,其荧光量子产率(Photoluminescence Quantum Yield,PLQY)为75.4%,是固态CsPbBr_(3)纳米晶粉体(33.2%)的2.3倍。将CsPbBr_(3)@MIL-53纳米复合荧光粉完全浸泡在水中10h,其荧光强度仍能维持初始值的75.6%。最后,将绿光发射的CsPbBr_(3)@MIL-53纳米复合荧光粉应用于白光发光二极管(LightEmittingDiodes,LEDs)器件,实现了126%NTSC和85%Rec.2020的宽色域覆盖面积,表明其在显示器件领域具有优异的应用前景。

关键词：全无机钙钛矿金属有机框架 CsPbBr_(3)@MIL-53 稳定性白光LEDs

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椭偏光场下锂原子共振激发过程的研究

光学学报 2024年

作者：齐昕郭丽易小鹏胡师林陈京上海师范大学数理学院中国工程物理研究院北京应用物理与计算数学研究所汕头大学理学院物理系中国科学技术大学物理学院合肥维尺度物质科学国家研究中心深圳技术大学工程物理学院深圳市超强激光与先进材料技术重点实验室

本文基于散射矩阵理论建立了在强激光场的作用下电子从基态直接跃迁到里德堡态的量子理论模型。利用该模型计算研究了椭偏光场下锂原子被激发到不同里德堡态的概率随激光场椭偏率的变化。研究发现：当光强较低时，激发过程与微扰理论一... 详细信息

本文基于散射矩阵理论建立了在强激光场的作用下电子从基态直接跃迁到里德堡态的量子理论模型。利用该模型计算研究了椭偏光场下锂原子被激发到不同里德堡态的概率随激光场椭偏率的变化。研究发现：当光强较低时，激发过程与微扰理论一致；但当光强较高时，激光场不仅使里德堡态的能级发生移动，而且对里德堡态的空间相位分布也产生了影响，进而改变了激发率随光场椭偏率的变化曲线。同时，计算也展现出椭偏场多光子激发过程中角动量和磁量子数跃迁选择定则特点：当共振激发过程吸收偶数或者奇数个光子时，初态与里德堡态的轨道角动量量子数（磁量子数）的奇偶性分别一致或者相反。

关键词：场缀饰的里德堡态多光子共振散射矩阵理论

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改性石墨烯纳米材料气敏特性的理论研究

深圳大学学报（理工版） 2015年第4期32卷 365-370页

作者：唐亚楠申梓刚陈卫光李成刚潘立军郑州师范学院量子材料研究中心物理与电子工程学院郑州450044

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究单个CO和O2气体分子在多种金属原子修饰的石墨烯表面的吸附作用.结果表明,空位缺陷结构的石墨烯能够显著提高金属原子的稳定性,失去部分电荷的金属原子有助于调控气体分子的吸附特性.对... 详细信息

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究单个CO和O2气体分子在多种金属原子修饰的石墨烯表面的吸附作用.结果表明,空位缺陷结构的石墨烯能够显著提高金属原子的稳定性,失去部分电荷的金属原子有助于调控气体分子的吸附特性.对比发现,单个金属Al和Mo原子掺杂的石墨烯体系对O2分子具有极高的灵敏性和选择性.通过不同气体分子的吸附能够调控石墨烯体系的电子结构和磁性.研究结果测试了不同金属原子修饰石墨烯表面的反应活性,为设计新型金属-石墨烯功能器件提供参考.

关键词：表面与界面物理学密度泛函理论石墨烯气敏性能电子结构磁性功能器件

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金属原子修饰石墨烯体系催化性能的理论研究

原子与分子物理学报 2016年第4期33卷 711-716页

作者：唐亚楠陈卫光李成刚潘立军戴宪起郑州师范学院物理与电子工程学院量子材料研究中心郑州450044

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了单个CO和O2气体分子在金属原子修饰石墨烯表面的吸附和反应过程.结果表明:空位缺陷结构的石墨烯能够提高金属原子的稳定性,金属原子掺杂的石墨烯体系能够调控气体分子的吸附特性.通入混合的C... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了单个CO和O2气体分子在金属原子修饰石墨烯表面的吸附和反应过程.结果表明:空位缺陷结构的石墨烯能够提高金属原子的稳定性,金属原子掺杂的石墨烯体系能够调控气体分子的吸附特性.通入混合的CO和O2作为反应气体,石墨烯表面容易被吸附性更强的O2分子占据,进而防止催化剂的CO中毒.此外,对比分析两种催化机理(Langmuir-Hinshelwood和Eley-Rideal)对CO氧化反应的影响.与其它金属原子相比,Al原子掺杂的石墨烯体系具有极低的反应势垒(<0.4 e V),更有助于CO氧化反应的迅速进行.

关键词：密度泛函理论金属原子修饰的石墨烯气体吸附催化氧化反应