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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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    综述:柔性太阳电池

    黄圣磊钱铖刘星廷张丽平...
    2717-2736页
    查看更多>>摘要：随着碳中和目标的逐步推进,未来太阳能发电在电力供应中的占比将大幅增加.到2050年,太阳能发电将占全球发电量的50％左右.这可能是未来光伏多样化应用并融入我们日常生活的转折点.柔性太阳电池技术是光伏的下一个前沿领域,是实现碳中和的关键途径.光伏技术与其他领域的融合将大大拓宽光伏产业的发展空间,赋予产品或领域更高的附加值.本文综述了柔性太阳电池(钙钛矿太阳电池、有机太阳电池、柔性硅太阳电池)的最新研究进展,并对柔性太阳电池技术的未来应用进行了展望.

    carbon neutralityflexible PVsperovskite solar cellsorganic solar cellsflexible silicon solar cells

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    Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ量子点光物理和电子性能及其发光二极管应用

    董晓菲李祥高印寿根李政...
    2737-2748页
    查看更多>>摘要：量子点发光二极管(QLEDs)具有高能效、宽色域和低成本等优势,已成为新一代显示技术的重要研究方向.随着量子点发光效率的提高和器件结构的优化,QLEDs在发光效率和工作寿命方面取得了突破性进展.然而,目前主流的量子点材料含有铅、镉等重金属元素,这制约了量子点显示器件的发展和应用.因此,研发环境友好型量子点材料成为QLEDs技术发展的关键.Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ量子点由于优异的光物理性质,如组分依赖可调带隙、大的Stokes位移和高效发光,使其成为构筑高显色指数QLEDs的发光材料.目前,异质结的微观结构,特别是表面态和界面态是影响多层薄膜的电致发光器件中载流子复合和传输的关键,进而影响器件的发光效率及稳定性.本文综述了Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ多元量子点的合成策略,深入分析了其发光机制及对光物理和电子性质的调控,探究了Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ量子点在多色和白光电致发光器件中的应用.最后,探讨了新型量子点材料及其QLEDs面临的挑战和未来前景.

    Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ quantum dotssynthesis methoddefect statesluminescence mechanismlight-emitting diodes

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    微泡辅助超声引导基因疗法的进展:机制与应用

    铁真张书豪屈云凤王梦玄...
    2749-2766页
    查看更多>>摘要：基因治疗作为当今流行的疗法之一,在各种疾病的治疗中取得了巨大的成功.然而,基因治疗的安全性、疗效和适用性也备受关注.微泡辅助超声引导下的基因治疗与传统方法相比具有以下优势:首先,这种策略能使治疗核酸有效地通过体内存在的天然屏障,如细胞膜屏障、血脑屏障、血视网膜屏障,可使药物富集在传统递送方法无法覆盖的病灶区域,进一步扩大了基因治疗的应用范围.其次,可以通过控制超声波的照射范围,将基因转染区域限制在病变区域,从而有效控制基因治疗脱靶的风险.此外,在超声成像和磁共振成像等多种成像技术的支持下,基因治疗过程可以在图像引导下进行,这将大大提高基因治疗的安全性.本综述重点介绍了超声波增强基因递送策略的进展,关注该策略的相关机制、衍生技术和相关前沿应用,并对该基因递送策略的局限性和未来前景进行了讨论.

    gene therapymicrobubbleultrasoundcavitationimage-guided gene therapy

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    基于热交联空穴传输材料的溶液法蓝光OLED器件LT95寿命超过150小时

    张鑫康严浩张小鹏孟鸿...
    2767-2777页
    查看更多>>摘要：溶液法在有机发光二极管(OLED)的制备工艺中具有成本低和材料利用率高的优势.在溶液加工有机发光二极管(SOLED)的多层架构中,空穴传输层所用材料(HTM)对于级联空穴注入至关重要.然而,常用的商业HTM材料TFB由于能级不匹配和上层溶剂再溶解问题而使器件性能受限,因此需要可交联的HTM(X-HTM)以获得更好的器件性能.在本研究中,我们设计合成了两种新型小分子X-HTMs,FTPA-V和FPCz-V,这两种材料中均引入了热交联的乙烯基团和吸电性三氟甲基基团.所合成的X-HTMs具有优异的膜形貌和溶剂抗性,优化了界面接触.使用X-HTMs显著提高了蓝绿红光SOLEDs的效率和寿命.特别是采用FPCz-V的蓝光SOLED显示出超过150小时的寿命(LT95),是蓝光SOLED寿命的新记录.X-HTMs的电化学稳定性、高键解能和高三线态能级能有效地减少激子湮灭并延长寿命.这些发现体现了交联HTM材料的潜力,推动了稳定的溶液加工发光技术的发展.

    solution-processed OLEDcross-linkable HTMssolvent resistancebond dissociation energyexciton-polaron annihilation

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    基于吩噻嗪和多环芳烃的高效光诱导室温磷光材料:可调发光颜色和热刺激响应

    梁嘉怡杨杰王云生单鸣达...
    2778-2788页
    查看更多>>摘要：光响应室温磷光材料因其广阔的应用前景而受到越来越多的关注.迄今为止,人们仍难以获得兼具高效率和长寿命的磷光材料.蓝光和红光材料的缺乏在很大程度上限制了室温磷光材料的应用.在该工作中,我们报导了一种构筑高效光诱导室温磷光材料的新策略,即通过具有n-π*跃迁的吩噻嗪和以π-π*跃迁主导的多环芳烃相结合,来维持磷光分子的高效率和长寿命.当把这些材料掺杂进聚合物基体中时,由于多环芳烃的π共轭结构变化,我们获得的掺杂体系可以获得红-绿-蓝(RGB)发射色.其中,PTri@PVP的室温磷光性能最好,磷光量子产率为20.73％,寿命长达819毫秒.此外,在停止紫外线照射后,该体系会出现由绿变蓝的随时间变化的磷光余辉,这源于两种不同的分子构象,并可通过热刺激进一步调节.基于这些材料,我们成功实现了其包括丝网印刷、多色图案和多维信息加密在内的多种防伪应用.

    conformationphenothiazine derivativesroom-temperature phosphorescencedual RTP emissions

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    一步法合成重原子修饰的咔唑融合多重共振热活化延迟荧光材料

    胡家俊梁佳琪晏志平倪华秀...
    2789-2795页
    查看更多>>摘要：高效的多重共振热活化延迟荧光(MR-TADF)材料在有机发光二极管(OLED)和超高清显示器中具有重要的应用前景.然而,这些材料严苛的合成条件和较低的合成产率阻碍了其实际应用.本研究介绍了一种创新的MR-TADF设计策略,即通过在材料的外围修饰硫和硒原子,实现了两种材料(CFDBNS和CFDNBSe)的一步定向硼化反应,其合成产率分别达到66％和25％,并同时增强了材料的反向系间窜跃速率.这两种发光材料在甲苯溶液中表现出最大发射波长为474 nm的超窄带天蓝色发光,其半峰宽(FWHM)均只有19nm,在掺杂膜中的光致发光量子产率分别高达98％和99％.基于CFDBNS和CFDBNSe制备的OLED器件分别显示出最大发射波长为476和477 nm的天蓝色发光,并具有较窄的FWHM值(23 nm).此外,这些器件还表现出优异的性能,其最大外量子效率分别达到24.1％和27.2％.总之,本研究提出了一种新颖且简便的重原子引入方法,促进了高效MR-TADF材料的高效合成及在OLEDs中的应用.

    one-shot synthesismulti-resonance thermally acti-vated delayed fluorescencecarbazole-fused dual-boron em-bedded frameworkultra-narrowband emissionorganic light-emitting diode

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    多刺激响应多晶型有机晶体:出色的机械弹性、全新的二段折返光致变色和自可逆酸致变色

    姚昱同王霆余辉姜志成...
    2796-2806页
    查看更多>>摘要：智能多刺激响应有机材料因其稳定性高、易于调控等优点而越来越受到人们的青睐.本研究成功合成了一种氰基苯乙烯衍生物((αZ)-2-氯-α-[(4-甲氧基苯基)亚甲基]-5-吡啶,TAR),其多晶型(TAR-1和TAR-2)在不同刺激条件下表现出多种响应行为.TAR-1具有优异的力学性能,而TAR-2在不同强度的紫外线照射下表现出迷人的二段折返光致变色(绿-青-黄),这在以往的研究中从未报道过.进一步的研究表明,这是由于紫外光诱导的不同程度的[2+2]环加成所致.此外,这两种多晶型都能在三氟乙酸发烟过程中发生质子化,发烟后能自动去质子化,并伴有显著的荧光变化.最后,基于其独特的刺激响应特性设计了两种场景,证明了其在信息安全和防伪加密领域的巨大潜力.

    elastic bendingheterotropic photochromismself-reversible acidichromism

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    用于伪装和信息显示的具有快速切换、高循环稳定性的多彩V2O5/TiO2电致变色薄膜

    王杏如郑洋陈莉蓉葛锐...
    2807-2817页
    查看更多>>摘要：V2O5具有多色和储能特性,是一种有前景的电致变色材料,但由于其寿命短、切换时间长等使其应用受到限制.本文通过在原位生长的TiO2纳米棒上喷涂V2O5溶液制备了高性能的V2O5/TiO2薄膜.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)以及电化学阻抗谱(EIS)等方法对薄膜进行了表征,并阐述了改善机理.V2O5/TiO2薄膜具有较大的光学调制幅度(668 nm处为47.8％)、较快的响应速度(Tc/Tb=5.1 s/4.2 s)和高循环稳定性.基于V2O5/TiO2薄膜设计了电致变色储能器件,通过颜色叠加器件显示出6种颜色的变化:深橙色、沙黄色、绿黄色、黄绿色、深绿色和深棕色.通过分割薄膜使电致变色和离子存储层交错显示制备了信息显示电致变色器件,不同的颜色组合可呈现11种类型的信息.本文中基于V2O5/TiO2薄膜的多功能电致变色器件可应用于伪装、信息显示以及能量可视化监测等领域.

    V2O5/TiO2 filmselectrochromic energy storage de-vicesmulticolor display

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    钙钛矿纳米晶固体中普遍存在的、显著的激子转移

    罗余庆党志亚孟令晨陈泽龙...
    2818-2827页
    查看更多>>摘要：钙钛矿纳米晶(PNC)固体是很有前景的光电应用材料.最近的研究表明,PNC固体中的激子扩散通过交替的激子跳跃(EH)和光子循环(PR)而实现.PNC固体中尺寸分布引起的能量不均一性是普遍存在的,目前尚不清楚该因素对激子扩散的影响.在这里,我们通过透射模式的多波段稳态和瞬态光致发光(PL)光谱学测试,研究了尺寸呈高斯分布(边长约为11.2±6.8 nm)的CsPbBr3 NC固体中的激子扩散.我们的研究结果表明,激子沿着能量降低的方向在不同能量位点之间进行转移,这一过程支配着PNC固体的激子扩散,低温PL分析结果进一步证实了这一点.更为详细的研究揭示出,受体分布与吸收系数共同决定了EH和PR在不同能量位点之间的激子转移中所做的贡献.因此,在不同厚度的PNC固体中,激子扩散机制有所不同:高能位点向较低能位点的EH和PR效率高,主导着几百纳米薄膜中的激子转移;在数微米的厚膜中,从中等能量位点向低能位点的、主要通过PR而进行的激子转移也变得明显起来.这些发现不仅使我们进一步理解了受体分布在PNC固体的激子扩散过程中所起的关键作用,也为基于PNC固体的光电应用提供了重要基础和指导.我们的工作还利用常规的测试手段来深入研究激子扩散过程,有利于揭示以往的表面PL成像方法所隐藏了的关于材料内部激子扩散的信息.

    photoluminescence spectroscopyexciton diffusionexciton transferperovskite nanocrystalsphoton recyclingex-citon hoppingreabsorption

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    可用于紫外光电探测器的新型AlGaN/GaN HEMT结构外延生长优化研究

    刘志远吴望龙杨雄张梦龙...
    2828-2837页
    查看更多>>摘要：本研究制备了一种基于AlGaN/u-GaN/p-GaN/u-GaN结构的高电子迁移率晶体管(HEMT)的紫外光电探测器(UVPD).此结构采用金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)生长.本研究对生长参数进行了优化,以提高外延层的质量.最终制备的外延层表面平整,粗糙度仅为0.146 nm,位错密度低.外延结构中的p-GaN层的厚度对器件电学和紫外光响应有显著的影响.研究发现当p-GaN层厚度为1μm时UVPD的开关比和跨导分别达到了 107和127.3 mS mm-1.此外,这款器件的光电流开/关比、响应率和探测率分别高达到6.35 × 10 5,48.11 A W-1和6.85 × 10 12 Jones.这种无p-GaN刻蚀技术为紫外线通信系统和激光二极管的大规模制备奠定了坚实的基础.

    AlGaN/GaN-based HEMTepitaxial growth by MOCVDp-GaN/u-GaN junctionUV photodetector

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