近期,化学学院苏忠民教授研究团队的王新龙教授课题组和美国罗格斯大学李静教授课题组合作,在可调节白光LED发光材料研究领域取得重要进展,构筑了一种新型、光谱可调节、发光效率高的复合型白光荧光材料,相关学术论文已发表在国际学术期刊《自然—通讯》(Nature.
Commun. 2013,
3717)上。这是我校首次以第一单位在自然出版集团旗下刊物上发表学术论文。

发光碳纳米点是近十年发展起来的一类重要发光材料,但是其存在的聚集诱导荧光淬灭问题一直阻碍其在光电器件中发展,特别是碳纳米点在可见光通讯器件方面的应用更是鲜有报道。近日,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所曲松楠课题组与复旦大学郭睿倩课题组合作,提出一种新的方便快捷的处理方法制备出具有高荧光量子效率的纯碳纳米点荧光粉,利用合适浓度的过氧化氢溶液对原本固态下荧光猝灭的碳纳米点进行表面氧化处理,实现碳纳米点固态下的高效发光。同时利用该碳纳米点荧光粉较短荧光寿命的特点,与郭睿倩课题组合作,首次将所研制的碳纳米点荧光粉应用于可见光通讯器件。该工作对于研究解决碳纳米点的固态猝灭以及推动碳纳米点在照明及可见光通讯器件中的应用具有重要意义。该成果发表在国际期刊Advanced
Science
上(Adv. Sci. 2018,
1800369),第一作者为在读博士生周正杰,复旦大学田鹏飞为共同第一作者,通讯作者为曲松楠和郭睿倩。并申请了一项国家发明专利,已受理。

报告题目:高效率钙钛矿LED的开发与研究报 告 人:邢军教授主 持
人:虞华康教授报告时间:2018年5月14日下午16:00报告地点:物理楼二楼213学术报告厅欢迎广大师生参加!物理与光电学院2018年5月13日内容摘要:钙钛矿作为一种新型光电材料具有多方面优势:发光量子效率高;发光光谱窄,色彩纯度高;发光颜色在整个可见光至近红外区可调节;原材料来源丰富;制备方法简单等。钙钛矿材料的兴起源于2009年日本Tsutomu
Miyasaka教授团队首次将钙钛矿材料引入到染料敏化太阳能电池中。短短几年内,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经达到商业化晶硅电池水平。同时,钙钛矿作为一种新型发光材料在发光二极管领域的研究也取得了巨大突破。2014年,剑桥大学Richard
Friend教授团队首次报道了可以在常温下工作的钙钛矿LED器件,然而发光效率比较低。对此,我们通过设计制备量子点和类核壳结构钙钛矿提升材料的发光量子产率,同时通过优化LED器件中电子空穴注入平衡进一步提升LED器件效率。最终实现钙钛矿LED的外量子效率高达20%。报告人简介:邢军,教授,青岛科技大学化学与分子工程学院。2014年于华东理工大学获得博士学位,2014-2019年在南洋理工大学QihuaXiong和多伦多大学Edward
H.
Sargent教授课题组从事博士后研究。研究方向为无机半导体材料的开发与应用,在纳米光电材料与器件和光催化等研究领域取得了多项创新性成果。已在Nature,Nat.
Commun.,Nano Lett., Angew. Chem. Int. Ed.,ACS
Nano等国际期刊发表论文40余篇,总被引用2000余次。担任Joule, Nat. Commun.,
Sci. Adv.等国际期刊审稿人。

  最新发布的2012年期刊引证报告把《自然—通讯》列为全球十佳多学科科学期刊中的第3位。根据2012年期刊引证报告,《自然—通讯》在2012年共被引用了7000多次,其影响因子达到10.015,目前已跻身全世界所有的科学期刊中的前2%。

曲松楠课题组利用过氧化氢溶液对以柠檬酸与尿素为原材料,微波法合成的原本固态荧光猝灭的碳纳米点进行氧化处理,该方法不同于被较多报道的将碳纳米点掺杂进入例如PVA或无机盐等基质的方法,处理后的碳点获得宽带隙的表面能级结构,抑制了碳纳米点聚集态下表面态的无辐射跃迁过程,获得固态下荧光量子效率25%的黄绿光碳纳米点。以所研制的碳纳米点荧光粉作为颜色转换层,通过调节碳点荧光粉的比例,制备出不同色温的白光LEDs。所研制的碳点荧光寿命只有几个纳秒,将其作为光转换层,制备可见光通信领域器件,国际上首次实现了带宽为285MHz、信号传输速率为435
Mbps的基于碳纳米点的可见光通信。

附件:

  在发光材料研究领域,如何获得具有显色指数大、发光效率高和色温优秀的白光发光材料一直是该领域的挑战性课题。本次合作研究构筑的复合型发光材料,发光颜色可以实现从蓝光到白光再到黄绿光的调节,从而实现了具有光谱调节性能的发光材料,其发光效率达到20.4%,是目前金属-有机晶态材料中的最高值。这一研究为设计构筑新型发光材料提供了全新的思路。

此外,研究人员也将传统的量子点应用于制备高效发光粉,并将其应用于白光照明以及通讯中,显色指数可以达到90.3,而光通讯速率可以达到42
MHz。该成果发表在国际期刊ACS Applied Materials & Interfaces上(ACS
Appl. Mater. Interfaces
2018, 10,
27160-27170),第一作者为助理研究员周鼎,通讯作者为曲松楠和郭睿倩。

以上工作得到长光-复旦合作基金项目、吉林省中青年科技创新领军人才及团队项目、吉林省科技厅自然科学基金等的支持。

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基于ox-CDs荧光粉制备的白光器件,光通讯系统的光路示意图,信号传输速率测试。

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白光光源的照片、发光光谱以及基于半导体量子点光通讯器件带宽测试曲线。

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基于荧光碳纳米材料的高带宽可见光通讯器件研究取得进展

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