LED具有高效、节能和环保等优势, 广泛应用于照明领域, 提高LED的发光效率一直是该领域的研究难点与热点。为了降低GaN材料与空气界面的全反射现象, 提高光提取效率, 本研究探讨了类阳极氧化铝AAO(Anodic aluminum oxide)纳米结构LED器件的制备和性能。通过电感耦合等离子体(Inductively coupled plasma, ICP)刻蚀工艺的调控, 在p-GaN层表面制备了大面积有序孔洞纳米结构阵列, 可获得孔径250~500 nm, 孔深50~150 nm的准光子晶体结构, 从而大幅提高了LED的发光强度, 其中孔径400 nm、深度150 nm的纳米阵列LED相比于没有纳米阵列的LED发光强度提高达3.5倍。

采用改进的坩埚下降法成功生长了Ce ³⁺/Yb ³⁺离子双掺杂LiLuF₄单晶, Ce ³⁺的初始离子掺杂浓度为0.1mol%, Yb ³⁺离子浓度从0变化到2.0mol%。在波长291 nm激发时观察到Yb ³⁺在1020 nm( ²F_5/2→ ²F_7/2)附近的强近红外发射以及Ce ³⁺在300~350 nm(5d→4f)的紫外发射。通过吸收光谱、荧光光谱研究了Yb ³⁺离子掺杂浓度对Ce ³⁺/Yb ³⁺共掺杂LiLuF₄单晶光谱性质的影响及Ce ³⁺到Yb ³⁺离子的能量转移机理。通过变温光谱的研究发现, 当环境温度从298 K增加到443 K时, 其荧光发射强度不断降低。Ce ³⁺/Yb ³⁺共掺杂LiLuF₄单晶发光波长主要位于紫外和近红外, 这种独特的发光属性可望用于防伪技术和公共安全事务中。

智能场致变色材料是一类能在外场(电场、温度、光照、气氛)刺激下发生可逆光学变化的物质群。其中, 电致变色材料因其调节幅度大、响应速率快、着色效率高和循环稳定性好等特点,有望在智能窗、屏幕显示和多功能储能器件等领域得到广泛应用。相较于半固态电致变色器件难于封装以及有机电致变色材料易于变性失效, 无机全固态电致变色材料及其器件具有更好的综合应用性。本文聚焦典型无机全固态电致变色材料与器件, 综述了当前电致变色器件各结构层的制备途径, 并对比了其优劣性, 详细介绍了主要的电致变色备选材料及其关键性能评价指标, 并阐释了几种代表性电致变色器件的作用原理, 提出了使用兼具高透光率、低面电阻以及优异抗弯折性的透明柔性电极替代传统的刚性衬底以实现多场响应器件的应用拓展。最后, 从性能瓶颈、工艺难点及产业化机遇的角度对无机全固态电致变色器件的应用前景进行了展望, 为电致变色产业化进程提供了借鉴。

本工作采用一锅溶剂热法分别制备了不同有机配体修饰的NaBiF₄:Yb³⁺/Er³⁺上转换纳米粒子(UCNPs), 并对其形貌和发光性能进行了研究。实验表明, 有机配体的软模板和导向作用可调控UCNPs的粒径和形貌, 且有机配体的缺陷钝化作用会使其发光增强。其中, 以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)修饰的UCNPs的增强效果最为显著, 强度大约增加了9倍。此外, 本研究进一步考察了该UCNPs在不同的温度和pH条件下的发光强度的变化规律。结果表明, 在30~90 ℃之间, 其发光强度随着温度的升高而降低; 在强酸和强碱环境中, 其发光强度显著降低, 而在pH为5~6时, 其发光强度最大。

Cu-In-Zn-S(CIZS)量子点具有毒性低、发射谱覆盖范围广、Stokes位移大等特点, 在照明领域具有广阔的应用前景。通过离子液体辅助微波法水相合成CIZS量子点, 系统研究了反应时间、配体添加量和前驱体溶液pH对样品的物相组成、显微形貌以及荧光性能的影响。结果表明, 与未添加离子液体制备的样品相比, 离子液体的引入提高了反应速率, 可有效地将反应时间由180 min缩短至30 min; 随着反应时间的延长, 量子点的粒径增大, 其发射峰位由609.2 nm红移至634.6 nm。随着n_{GSH(谷胱甘肽)}/n_(CuInZn)的增大, 量子点的粒径逐渐增大, 导致其发射峰位由622.6 nm红移至631.6 nm, 同时量子点的发光强度逐渐增强; 当该比值为15时, 量子点的荧光强度最高。此外, 随着pH的增大, 去质子化的-SH和-NH₂与量子点的作用逐渐增强, 有效地钝化了量子点的表面态, 使其荧光强度逐渐上升, 当pH为8.5时, 样品的荧光性能最佳, 同时量子点的平均水合粒径由99 nm增大至241 nm; 量子点溶液的Zeta电位为-27.7~-41.1 mV, 说明量子点溶液具有优异的稳定性。通过ZnS表面修饰可有效提高量子点的荧光强度。将CIZS/ZnS量子点与蓝光芯片结合, 获得了显色指数为85.6、发光效率为34.8 lm/W的白光LED器件, 为水相制备的多元量子点在白光LED中的应用提供了参考。

稀土离子掺杂铁电陶瓷是一类新型光致变色材料, 在光开关、光信息存储等领域具有潜在应用价值。本研究采用水热法制备了(K_0.5 Na_0.5)_1-xEu_xNbO₃(KNN:xEu)前驱体粉体, 随后利用高温烧结得到对应陶瓷样品。在465 nm激发下, 观察到615 nm处有强的红色发光, 对应于Eu ³⁺的 ⁵D₀→ ⁷F₂跃迁。通过紫外光照射, KNN:Eu陶瓷从乳白色变为深灰色。随后经过200 ℃加热10 min, 着色陶瓷又变回到初始颜色, 显示出良好的光致变色行为。紫外照射和反复加热循环可以有效调控该陶瓷的发光强度。且经过多次循环之后, 发光强度没有明显衰减。在紫外光照射下, KNN:0.06Eu陶瓷发光强度的可调比(ΔR_t)高达83.9%, 说明发光具有良好的可调性。进而结合发光中心和色心之间的能量转移, 对KNN:Eu陶瓷的光致变色和发光机理进行了解释。