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中国科学：材料科学（英文）
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中国科学：材料科学（英文）/EISCI
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    通过具有高表面能和延长共轭链段的耐溶剂空穴传输材料实现高效喷墨打印QLED

    邱庚锐易袁秋强谢黎明苏富燕...
    205-213页
    查看更多>>摘要：量子点发光二极管(QLED)溶液法制备的特点和喷墨打印高度契合,在印刷显示器领域展现出巨大的应用潜力.制作QLED器件时,下层薄膜的表面能对上层薄膜的铺展起着至关重要的作用,高表面能可以促进不同功能膜层之间的紧密接触并减少漏电流.然而,已报道的交联空穴传输材料(HTM)低的表面能不利于喷墨打印.在此,我们通过分子设计开发了一种可交联HTM及其聚合物,新的聚合物命名为[9-(4-(乙氧基甲基)苯基)-3-(7-(9-(4-(己炔基)乙氧基甲基)苯基)-9H-咔唑-3-基)-9H-芴]-9H-咔唑(PDA-FLCZ),由3,3'-(9,9-二甲基-9H-芴-2,7-二基)双[9-(4-(丙-2-炔-1-氧基)甲基)苯基]-9H-咔唑(DA-FLCZ)聚合得到.这种新型HTM采用原位光热交联和预聚后热交联两种交联策略,都可以在较低的交联温度下形成稳定的网络结构,具有优异的耐溶剂性和较高的表面能.通过优化交联工艺,交联PDA-FLCZ薄膜实现了更高的空穴迁移率和更低的陷阱密度,其对应的旋涂QLED器件的最大外量子效率(EQE)达到17.59％,比基于DA-FLCZ的器件(14.25％)高出23％.此外,基于交联PDA-FLCZ的喷墨打印QLED显示出15.28％的最大EQE,接近其旋涂器件值的90％.

    quantum-dot light-emitting diodehole transport materialcross-linkingsurface energyinkjet printing

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    揭示银关联缺陷的双重作用:环保型AgIn0.5Ga0.5S2中发光和载流子动力学的操纵者

    刘高豫徐丽丽胡扬李晓明...
    214-222页
    查看更多>>摘要：AgIn0.5Ga0.5S2由于环境友好、合成成本低、成分灵活可调等优点在许多领域受到广泛关注.适当的直接带隙、无禁戒跃迁和高激子结合能使其成为一种有前途的发光材料.多组分体系的演化丰富了光电特性,并使其本征缺陷更加复杂.反过来,这些缺陷对光电性能有重要影响,从而影响其发光性能.然而,对于这类半导体,在实验中观察到的与发光相对应的点缺陷的微观机制大多是未知的或间接推断的.本工作系统地揭示了AgIn0.5Ga0.5S2的微观缺陷与发光之间的机制.热力学稳定性表明AgIn0.5Ga0.5S2是亚稳态的并且与次生相之间存在显著的竞争.此外,计算的缺陷结果表明,与银关联的缺陷是幕后操纵者.两个浅能级缺陷(VAg和Agi)充当载流子提供者,而四个深能级反位缺陷(AgIn,AgGa,InAg和GaAg)充当载流子湮灭者.最后,载流子动力学的研究揭示了四种深能级反位缺陷对载流子辐射过程的不利影响.这些旨在为AgIn0.5Ga0.5S2在发光领域的功能应用提供重要指导.

    AgIn0.5Ga0.5S2first-principles calculationspoint de-fectsluminescencecarrier dynamics

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    通过共晶策略整合双光响应分子:光显著效应、负光致变色和荧光增强

    叶阳戚路广孙莹胡兴晨...
    223-231页
    查看更多>>摘要：将多个响应分子整合到单晶体中是光机械晶体材料领域的一次全新尝试.本工作通过共晶制备了首个包含两种光响应分子的光机械晶体(9AC-NPE),每种分子都对应其独特的需要满足拓扑堆积条件的光二聚反应.紫外光照射下成功激发了晶体中的两种光二聚反应,同时表现出光显著效应、负光致变色和多发射峰的荧光增强.本文还将该共晶作为一个研究平台,比较和发现了两种光二聚反应在光反应速率和响应波长上的差异,这为制备具有复杂光机械行为的晶体材料提供了潜在的解决方案.此外,还发展了该共晶在光学打印中的概念设计.本工作加深了对光机械晶体材料设计和应用的理解,可作为该领域未来研究的重要参考.

    cocrystallizationcrystal engineeringfluorescencephotodimerizationstimuli-responsive crystal

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    有机晶体的机械致色性和机械变形性能:可调的堆积结构用于实现发光可逆和弹性

    姜志成陈奎田贝倩郑祉鑫...
    232-241页
    查看更多>>摘要：具有机械致变色和变形性能的有机发光晶体材料因其广阔的应用潜力而备受瞩目.本文报道了两种氰基苯乙烯衍生物(FPPA和FPLA)及其晶体多晶型,系统地研究了其机械响应性能与晶体堆积结构的关系.晶体学、光谱分析和理论模拟表明,机械研磨引发的荧光转换源自两种多晶型之间的相变.各向异性的剪切力引发分子由松散到紧密的堆积结构变化以抵抗机械研磨干扰.此外,具有交叉互锁和波纹状结构的针状晶体在受到局部外力作用时表现出优异的弹性性能.最后,探索了晶体材料荧光切换性能在信息存储和加密系统的应用.

    mechanochromismcrystal-to-crystal transitionlu-minescence shiftingmechanical elasticity

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    基于基态和激发态之间跃迁过程的DBTTF-TCNB共晶的光热转换机制

    付思姚何旦张小涛
    242-250页
    查看更多>>摘要：有机共晶,由于其光热转换性质,为光热成像、生物应用和海水淡化等诸多领域带来了希望和活力.然而,有机共晶的光热转换机制尤其缺少详细且深入的理论研究.本研究使用含时密度泛函理论方法探索了激发和去激发过程,并解释了DBTTF-TCNB共晶比其组分单晶具有更高光热转换效率的原因.结果显示,高激发态的高占比促进了非辐射跃迁的发生.基于DBTTF-TCNB共晶中给电子基团和吸电子基团间的电荷转移结果,我们发现给体和受体之间吸引电子的竞争可能会促进光热转换,且给电子基团在共晶结构中也十分重要.这些结果可为光热转换共晶的设计提供理论指导.轨道贡献和电子密度差进一步证明了我们的结论.因此,本研究从量子化学的角度给光热共晶在创新领域的应用提供了理论依据.

    organic cocrystalphotothermal conversionnon-radiative transitionquantum chemistry calculation

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    一体化可拉伸的多功能电化学传感纤维构建微量汗液健康监测织物

    张安宁周靓靓梁琦敏王欣...
    251-260页
    查看更多>>摘要：透气舒适的传感纺织品可以检测人体汗液中的多种生物标记物,是在日常生活中实现全面健康监测的有效途径.然而,目前的可穿戴柔性电化学纺织品缺乏伸展性,这可能会导致信号不稳定或在移动过程中损坏设备.此外,这些纺织品对多种指示器的集成度有限,需要较大的表面积和大量的汗液来激活传感器.在此,我们报告了一种一体化多功能电化学生物传感器纤维,该纤维具有可拉伸性,通过微量汗液即可检测汗液中的多种生物标志物.这种生物传感器是通过将多功能碳纳米管条带以螺旋状排列的方式负载在预先拉伸的聚合物纤维芯上从而充当微电极,并且两者之间具有稳定界面.此外,通过引入超亲水鞘层,提高了生物传感器的汗液捕获效率.该生物传感器能够同时监测pH、K+、Na+、葡萄糖、乳酸和尿酸六种生物标记物,300％的应变下表现出稳定的传感性能.仅需1μL的汗液即可启动对六种生物标记物进行高效检测.由此编织的织物传感系统可以连续、实时地监测多种生物标记信息,从而完成人体健康状况的评估.

    fiber-shaped biosensorsensing textilesmulti-bio-marker detectingstretchabilitysweat capture efficiency

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    无模板插层-剥离勃姆石合成具有优异稳定性的多孔硅掺杂氧化铝二维纳米片

    赵振祥杨军王春霖薛岩涛...
    261-271页
    查看更多>>摘要：高比表面积和大孔容的多孔氧化铝已被广泛应用在各种领域,但不使用有机模板合成多孔氧化铝仍面临巨大挑战.在此,我们报道了基于插层-剥离策略的多孔氧化铝合成方法,利用硅物种削弱勃姆石(氧化铝前体)的层间作用力,从而在不使用有机模板的情况下将勃姆石剥离成二维纳米片.该合成过程可放大到3 L,并获得厚度为2 nm的二维纳米片.此外,这些二维纳米片可组装成比表面为542 m2g-1和孔容为2.43 cm3 g-1的勃姆石.在不同温度下对二维纳米片进行热/水热处理得到的多孔氧化铝其孔结构优于多数有机模板法合成的氧化铝,并表现出优异的吸附性能.本研究为合成二维勃姆石纳米片和多孔氧化铝材料提供了一种新策略.

    porous aluminatwo-dimensional nanosheetsspe-cific surface areapore volume

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    具有三明治结构的MXene/聚酰亚胺复合泡沫用于多尺度微波吸收

    张亚君韩美康胡荣祥张培根...
    272-278页
    查看更多>>摘要：三维多孔结构可促进电磁波在材料内部的多重反射,是提升微波吸收性能的有效方法.然而,传统的三维多孔结构中,多重反射仅发生在孔内.扩大多重反射的范围应能进一步提升材料的吸收性能.因此,本文开发了一种孔壁为三明治结构的三维多孔复合泡沫,在亚毫米尺度孔和亚微米尺度孔壁中同时发生多重反射,实现多尺度微波吸收.本研究采用聚多巴胺修饰的聚酰亚胺泡沫(PDA@PIF)作为三维多孔骨架,在其孔壁表面负载Ti3C2Tx.所得的Ti3C2Tx@PDA@PIF能够在整个X波段吸收超过90％的入射波.这得益于多尺度多重反射、电导损耗和界面极化.同时,该复合泡沫具有优异的柔性和低密度(～30 mg cm-3).该工作为实现轻质、柔性、宽频的吸波材料提供了一种可行的方法,丰富了电磁防护的有效结构.

    sandwich structurepolyimide foamMXenemulti-scale microwave absorption

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    过渡金属(TM=V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni)掺杂GeSe的高温铁磁半导体薄膜

    李德仁张析何文杰彭勇...
    279-288页
    查看更多>>摘要：具有高温铁磁性的Ⅳ族金属硫族化物磁性半导体薄膜是半导体自旋电子器件所需要的重要材料.本文采用固体源化学气相沉积法制备了一系列过渡金属元素(TM=V,Cr,Mn,Fe,Co和Ni)掺杂GeSe的多晶半导体薄膜样品.磁性测量表明,Mn,Fe和Co掺杂的GeSe薄膜表现出较强的铁磁性,居里温度(Tc)分别高达277,255和243 K,而V,Cr和Ni掺杂GeSe的多晶薄膜表现出较弱的铁磁性.磁电输运测量表明,Mn,Fe和Co掺杂GeSe的多晶薄膜具有相对较高的空穴浓度,在300 K下高达～1020 cm-3.基于实验和计算结果的进一步分析表明,Mn,Fe和Co掺杂GeSe的多晶薄膜中的强铁磁性归因于载流子增强的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida相互作用.我们的研究结果展示了过渡金属掺杂GeSe的磁性半导体薄膜的丰富多样性,并为相关基础研究和器件应用提供了一个新平台.

    Group Ⅳ metal chalcogenidesⅣ-Ⅵ diluted mag-netic semiconductorTM-doped GeSehigh-temperature ferro-magnetismchemical vapor deposition

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    热电Bi0.5Sb1.5Te3中扩散屏蔽层材料的筛选

    刘敏李文裴艳中
    289-294页
    查看更多>>摘要：Bi2Te3基热电发电器件作为低品位余热回收应用中唯一商业化的热电器件,通常使用镍作为电极.Bi2Te3/Ni的界面处常形成镍碲化合物,Bi2Te3基热电器件以及其他热电器件长期服役的稳定性主要取决于热电材料与电极界面处的长期稳定性(尤其是热端),热电材料与电极之间引入扩散屏蔽层在热电器件的转换效率和服役稳定性方面发挥着重要作用.本工作从13种金属中筛选出Ti作为p型Bi0.5Sb15Te3热电材料与Ni电极之间的阻挡层材料.由于Ti在Bi0.5Sb1.5Te3中具有低扩散系数和长期界面稳定性,P型Bi0.5Sb1.5Te3/Ti/Ni单腿器件在200 K温差下转换效率大于6％,并且在持续10天的近1900次转换效率测试中未发生衰减.这为制备高效耐用的热电器件提供了一种实用的策略.

    Bi0.5Sb1.5Te3diffusion barrier layerthermoelectric devicethermal stability

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