稀土离子在二维层状硒化物基质中的近红外发光特性
批准号:
61705214
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
白功勋
依托单位:
学科分类:
光学和光电子材料
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄飞飞、杨清华、蔡杨健、豆奥举、王宁
中文摘要
稀土离子激活的发光材料已广泛地被应用于光子科学和技术。特别是近红外稀土发光材料,在光纤通信、光电子器件和生物医学等领域正发挥着重要作用。另一方面,为实现制备原子尺度超薄电子和光电子器件,二维半导体材料近年来成为一个非常热门的研究领域。其中,二维硒化物拥有易制备、光电性能优异、化学稳定性好和低声子能量等特点,被广泛研究。遗憾的是还没有工作尝试将发光稀土离子和二维硒化物半导体耦合。本项目将使用二维层状硒化物作基质,研究稀土离子的近红外发光。申请人综合其在稀土发光和二维材料方面的研究经验,通过各种技术,系统地研究所合成材料的结构、光学和发光性能。合理地选择稀土掺杂剂和硒化物基质的层状结构,将使我们能够在新系统中调控发光。因此,本项目所提出的稀土离子掺杂硒化物层状材料在科学和技术上非常有兴趣。引入稀土离子到二维半导体材料为突破其本征窄带发射提供了可信的解决方案,同时也有潜力发展出新型的光子材料。
英文摘要
Rare earth ions activated luminescent materials have extensively been used in photonic science and technology. Particularly, rare earth ions doped luminescent materials with near-infrared emissions have played important roles in optical fibre communication, optoelectronic devices and biomedicine. On the other hand, the ultimate goal of making atomically thin electronic and optoelectronic devices greatly stimulates two-dimensional material research which has recently become a very hot field. Among them, two-dimensional selenides possess easy fabrication, good photoelectric performance, good chemical stability and low phonon energy etc., have been widely studied. Unfortunately, there has been no attempt on the incorporation of luminescent rare earth ions to the two-dimensional selenide semiconductors. In this proposal, near-infrared luminescence of rare earth ions will be studied by using two-dimensional selenide layered materials as hosts. Coupling with the expertise in both rare earth ions doped phosphors and two-dimensional materials, we will systemically investigate structural, optical and luminescent properties of the synthesized materials using various techniques. A proper selection of rare earth dopants and layered structures of host lattices will enable us to tune emission of the novel system. Therefore, the proposed rare earth ions doped layered selenide semiconductors are scientifically and technologically very interesting. The introduction of rare earth ions into two-dimensional selenide materials can provide a compelling solution to overcome the obstacle of narrow emission restricted by the intrinsic properties of pristine selenide semiconductors, which can offer a distinct class of photonic materials with great technological potential.
稀土离子激活的发光材料已广泛地被应用于光子科学和技术。特别是近红外稀土发光材料,在光纤通信,光电子器件和生物医学等领域正发挥着重要作用。另一方面,为实现制备原子尺度超薄电子和光电子器件,二维半导体材料近年来成为一个非常热门的研究领域。其中,二维硒化物拥有易制备、光电性能优异、化学稳定性好和低声子能量等特点。项目主要研究一类稀土激活离子在二维层状硒化物半导体基质中的光谱特性。工作进展顺利,获得了一些重要结果,具体工作有:基于脉冲激光沉积法,快速地制备了层数可控厘米级面积的近红外发光二维WSe2:Yb/Er超薄光子材料,生长速度达1层/3秒,实现近红外发光和结构层数可控的快速制备;探讨了稀土离子掺杂二维异质结的近红外发光与能量转移机理,受到《中国科学材料》的报道;通过固相合成和超声剥离两步法制造了二维Nd3+离子掺杂In2Se3纳米片,出色的近红外发光特性,表明所发展的材料在红外成像方面具有潜在应用价值;发展了稀土Er掺杂硒化锌纳米片,研究了超宽带光子发射调控与精细光谱结构解析,及其显示与温度传感应用;基于原子级超薄二维WSe2:Er发光层,制备了交流电致发光器件,成功实现了5V电压下近红外800nm光子发射,稀土离子的引入极大地丰富了二维材料的光谱特性,对于量子信息和集成光电子器件意义重大。项目发表第一标注的一作/通讯SCI论文13篇,授权发明专利2项。作为大会秘书长,组织全国光电材料与器件学术研讨会1次。稀土掺杂二维发光材料与器件对于传感检测和量子信息领域,具有一定的应用潜力。
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Dual-mode luminescence tuning of Er3+ doped Zinc Sulfide piezoelectric microcrystals for multi-dimensional anti-counterfeiting and temperature sensing
Er3掺杂硫化锌压电微晶的双模发光调谐用于多维防伪和温度传感
DOI:
10.1016/j.optcom.2020.126262
发表时间:
2020-11
期刊:
Optics Communications
影响因子:
2.4
作者:
[Wen Yan, Gongxun Bai, Renguang Ye, Xiaolei Yang, Hangqing Xie, Shiqing Xu]
通讯作者:
Shiqing Xu
Enhanced upconversion emissions in Er3 doped perovskite BaTiO3 glass-ceramics via electric-stimulated polarization technique
通过电刺激偏振技术增强 Er3 掺杂钙钛矿 BaTiO3 玻璃陶瓷的上转换发射
DOI:
10.1016/j.ceramint.2018.11.239
发表时间:
2019
期刊:
Ceramics International
影响因子:
5.2
作者:
[Xie Wenqing, Bai Gongxun, Cai Yangjian, Cai Muzhi, Tian Ying, Huang Feifei, Xu Shiqing, Zhang Junjie]
通讯作者:
Zhang Junjie
Ultrabroadband Tuning and Fine Structure of Emission Spectra in Lanthanide Er-Doped ZnSe Nanosheets for Display and Temperature Sensing
用于显示和温度传感的稀土掺铒 ZnSe 纳米片发射光谱的超宽带调谐和精细结构。
DOI:
10.1021/acsnano.0c07547
发表时间:
2020-11-24
期刊:
ACS NANO
影响因子:
17.1
作者:
[Liu, Yuan, Bai, Gongxun, Hao, Jianhua]
通讯作者:
Hao, Jianhua
Upconversion fluorescence property of Er3+/Yb3+ codoped lanthanum titanate microcrystals for optical thermometry
Er3/Yb3共掺杂钛酸镧微晶光学测温上转换荧光特性
DOI:
10.1016/j.jallcom.2019.153449
发表时间:
2020-05-05
期刊:
JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
影响因子:
6.2
作者:
[Liu, Yuan, Bai, Gongxun, Xu, Shiqing]
通讯作者:
Xu, Shiqing
Lanthanide near-infrared emission and energy transfer in layered WS2/MoS2 heterostructure
层状 WS2/MoS2 异质结构中的镧系元素近红外发射和能量转移
DOI:
10.1007/s40843-019-1232-2
发表时间:
2019-12
期刊:
Science China Materials
影响因子:
--
作者:
[Gongxun Bai, Yongxin Lyu, Zehan Wu, Shiqing Xu, Jianhua Hao]
通讯作者:
Jianhua Hao
共 14 条
基于掺稀土压电半导体的异质结力致发光材
料与器件
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批准号:R24F050015
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2024
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负责人:白功勋
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依托单位:
掺稀土二维材料光热转换/发光检测机理研究与光纤热疗器件制备
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批准号:62175225
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项目类别:面上项目
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资助金额:58万元
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批准年份:2021
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负责人:白功勋
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依托单位:
Nd3+敏化二维发光材料的红外成像检测和光热治疗研究
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批准号:LZ21E020004
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2020
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负责人:白功勋
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依托单位:
国内基金
海外基金