原標(biāo)題：基于熒光碳納米材料的高帶寬可見光通訊器件研究取得進(jìn)展

發(fā)光碳納米點(diǎn)是近十年發(fā)展起來的一類重要發(fā)光材料，但是其存在的聚集誘導(dǎo)熒光淬滅問題一直阻礙其在光電器件中發(fā)展，特別是碳納米點(diǎn)在可見光通訊器件方面的應(yīng)用更是鮮有報(bào)道。近日，中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所曲松楠課題組與復(fù)旦大學(xué)郭睿倩課題組合作，提出一種新的方便快捷的處理方法制備出具有高熒光量子效率的純碳納米點(diǎn)熒光粉，利用合適濃度的過氧化氫溶液對(duì)原本固態(tài)下熒光猝滅的碳納米點(diǎn)進(jìn)行表面氧化處理，實(shí)現(xiàn)碳納米點(diǎn)固態(tài)下的高效發(fā)光。同時(shí)利用該碳納米點(diǎn)熒光粉較短熒光壽命的特點(diǎn)，與郭睿倩課題組合作，首次將所研制的碳納米點(diǎn)熒光粉應(yīng)用于可見光通訊器件。該工作對(duì)于研究解決碳納米點(diǎn)的固態(tài)猝滅以及推動(dòng)碳納米點(diǎn)在照明及可見光通訊器件中的應(yīng)用具有重要意義。該成果發(fā)表在國際期刊advanced science上(adv. sci. 2018, 1800369)，第一作者為在讀博士生周正杰，復(fù)旦大學(xué)田鵬飛為共同第一作者，通訊作者為曲松楠和郭睿倩。并申請(qǐng)了一項(xiàng)國家發(fā)明專利，已受理。

曲松楠課題組利用過氧化氫溶液對(duì)以檸檬酸與尿素為原材料，微波法合成的原本固態(tài)熒光猝滅的碳納米點(diǎn)進(jìn)行氧化處理，該方法不同于被較多報(bào)道的將碳納米點(diǎn)摻雜進(jìn)入例如pva或無機(jī)鹽等基質(zhì)的方法，處理后的碳點(diǎn)獲得寬帶隙的表面能級(jí)結(jié)構(gòu)，抑制了碳納米點(diǎn)聚集態(tài)下表面態(tài)的無輻射躍遷過程，獲得固態(tài)下熒光量子效率25%的黃綠光碳納米點(diǎn)。以所研制的碳納米點(diǎn)熒光粉作為顏色轉(zhuǎn)換層，通過調(diào)節(jié)碳點(diǎn)熒光粉的比例，制備出不同色溫的白光leds。所研制的碳點(diǎn)熒光壽命只有幾個(gè)納秒(~ 6ns)，將其作為光轉(zhuǎn)換層，制備可見光通信領(lǐng)域器件，國際上首次實(shí)現(xiàn)了帶寬為285mhz、信號(hào)傳輸速率為435 mbps的基于碳納米點(diǎn)的可見光通信。

此外，研究人員也將傳統(tǒng)的量子點(diǎn)應(yīng)用于制備高效發(fā)光粉，并將其應(yīng)用于白光照明以及通訊中，顯色指數(shù)可以達(dá)到90.3，而光通訊速率可以達(dá)到42 mhz。該成果發(fā)表在國際期刊acs applied materials & interfaces上(acs appl. mater. interfaces 2018, 10, 27160-27170)，第一作者為助理研究員周鼎，通訊作者為曲松楠和郭睿倩。

以上工作得到長光-復(fù)旦合作基金項(xiàng)目、吉林省中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才及團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、吉林省科技廳自然科學(xué)基金等的支持。

文章鏈接

(a，b)基于ox-cds熒光粉制備的白光器件，(c)光通訊系統(tǒng)的光路示意圖，(d)信號(hào)傳輸速率測(cè)試。

(a)白光光源的照片、(b)發(fā)光光譜以及(c)色坐標(biāo)。(d)基于半導(dǎo)體量子點(diǎn)光通訊器件帶寬測(cè)試曲線。

基于熒光碳納米材料的高帶寬可見光通訊器件研究取得進(jìn)展