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专家信息 科学研究 成果展示 论文专著 荣誉奖励

专家信息:


王绩伟,男,1968年11月出生,博士,现任辽宁大学物理学院副教授。

教育及工作经历:

1990年至1998年任中国化学工程总公司第十二建设公司无损检测工程师。

1998年至2003年中国科学院长春光学精密机械与物理研究所硕博连读研究生,获凝聚态物理专业博士学位。

2004年至2010年先后以博士后、访问学者、高级研究助理等身份在台湾中央研究院、德国卡尔斯鲁厄大学、法国卡相高等师范大学、意大利国家研究中心、香港城市大学、香港理工大学从事合作研究工作。

社会任职:

1. J. Phys. Chem., J. Am. Elecchem. Soc., J. Am. Cera. Soc.等国际知名学术期刊审稿人。

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教学情况:

主讲课程:

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培养研究生情况:

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科学研究:


研究方向:

主要从事发光学、光谱学、纳米光电功能材料等领域的合作研究工作。

承担科研项目情况:

主持及参与多项国家自然科学基金项目与中科院项目。

1. 国家自然科学基金项目:稀土掺杂铁电体、纳米金属复合薄膜结构的原位可逆多重发光调控。

2. 二价铕掺杂LED用荧光粉及长余晖与量子剪裁发光材料的研发。

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科研成果:

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成果展示:


高激发功率密度与真空条件下的特殊上转换过程

通常上转换研究主要集中讨论稀土离子的f-f 跃迁机制中,如何改进优化低声子基质材料的问题,发光颜色调配由多组分掺杂来实现。由国家自然科学基金资助的“高激发功率密度与真空条件下的特殊上转换过程”课题创新性在于获得由d组态、激子及电荷迁移带跃迁形成的,选择定则允许的非f-f跃迁型上转换发光过程,并探讨其中特殊的上转换机制。通过高激发功率密度与真空条件,实验上观测到了高效率连续上转换白光和多种颜色的宽谱带上转换发射,在功率密度为50W/cm2的1W 980nm近红外激发下,能量转化率可达10%以上,亮度可达100000cd/m2,流明效率达到15 lm/W,并且色度可通过真空度、激发功率密度及掺杂浓度来连续调控。确定了光谱中包含电荷迁移带上转换发光,并在国际上首先报道了这一原创性成果,课题成果获2011年辽宁省自然科学学术成果一等奖。

该项研究通过对光电导测量、阴极射线激发、多光子过程拟合、掺杂浓度对交叉弛豫的影响等实验结果,验证了在真空与高激发功率密度红外激发的条件下,稀土离子的基态电子可以通过多光子带隙激发过程由基态到达导带。这种激发发射机制不同于已知的上转换形式,激发过程始于稀土离子基态,经多光子过程到达导带;由导带开始的退激发过程导致了起源于电荷迁移态、带间能级辐射跃迁、激子复合发光过程,再加上光致黑体热辐射,形成了多种发光起源的混合反斯托克斯发射,因此在光谱上表现为宽带连续强发射。可见发光机制是掺杂离子(激发态过程)与基质(带隙激发)体系的整体协同激发发射过程,分立发光与复合发光的所有发光机制,几乎都参与了这类特殊的上转换激发发射过程。

研究成果

1.以往电荷迁移带的光谱多见于激发谱与吸收谱,仅有极少观测到电荷迁移态在高能光子激发下的发射光谱报道,而电荷迁移态的上转换发射则从未见于报道。该课题利用高激发功率密度与真空条件,获得了单一稀土组份氧化物的高强度、宽谱带上转换发射,首次观测到电荷迁移态的上转换发光。该项研究结果引起了国内外同行的广泛关注,波兰科学院W.Strek教授以相同的实验方法(高激发功率密度与真空条件)结合更精细的时间分辨光谱,分别在LiYbP4O12,KNdP4O12,LiNdP4O12,NdAlO3等体系中证实了电荷迁移态型上转换的发生,其他国际研究小组也关注了这一不同寻常的现象,并报道了各自的观测结果和对机理的解释。

2.传统的上转化机制大体可归纳为三类:(a)基态与激发态的步进吸收过程;(b)掺杂离子间的能量传递型上转换;(c)光子雪崩型上转换,这些跃迁过程都发生在带间的稀土离子4fN-4fN组态跃迁。在该课题的研究中通过对Er2O3的光电导测量、阴极射线激发、多光子过程拟合、掺杂浓度对交叉弛豫的影响等实验结果验证了在真空与高激发功率密度红外激发的条件下,稀土离子的基态电子可以通过多光子带隙激发过程由基态到达导带。这种激发发射机制上不同于上述已知的上转换形式,激发过程始于稀土离子基态,经多光子过程到达导带;电子由导带的退激发过程导致了起源于电荷迁移态、带间能级辐射跃迁、激子复合等多种发光过程,加上光致黑体辐射形成了多种发光起源的混合反斯托克斯发射,在光谱上表现为宽带连续强发射。因此发光机制是掺杂离子(激发态过程)与基质(带隙激发)体系的整体协同激发发射过程,分立发光与复合发光所有发光机制,几乎都参与了这种特殊的上转换激发发射过程。波兰科学院W.Strek研究组也以相同的激发条件测量了LiYbP4O12纳米晶的动态光电导,充分肯定了“高激发功率密度与真空条件下的特殊上转换过程”课题组提出的多激活离子、多步合作吸收导致的多光子带隙激发过程的新型上转换机制。

3.研究发现,在真空条件下,近红外激发Er3+离子不仅上转换发光强度可增加近3个数量级,而且红外发射也增强了2个数量级,并且发光强度–激发功率的变化关系表现为双光子过程。这表明由4I15/2到4I13/2的泵浦电子布局是通过与4S3/2-4I9/2及4F9/2-4I13/2等交叉驰豫过程实现的。这一结果,无论在实验现象还是机制分析上都颇具创新性。

4.研究发现激发功率密度、激活离子掺杂浓度、样品所处环境的真空度以及基质带隙宽度是实现这种近红外激发下反斯托克斯发射的关键实验条件。真空与非真空条件相比,上转换发光强度可增加近3个数量级,在功率密度为50W/cm2的1W 980nm近红外激发下,能量转化率可达10%以上,亮度可达100000cd/m2,流明效率达到15 lm/W,并且色度可通过真空度、激发功率密度及掺杂浓度来连续可调。在此成果的基础上,国内外很多课题组以类似的技术手段和实验方法进一步拓展这方面的研究工作,并提出了这一特殊上转换类型可能具有的应用前景。例如,利用局部光热效应可对荧光粉进行微/纳区域的快速超高温加热,利用上转换发光强度对气压敏感的特性开发非接触型气压传感器等,“高激发功率密度与真空条件下的特殊上转换过程”课题组也提出利用光热效应进行微区化合物分解的应用可能。总之,这类特殊的反斯托克斯过程不仅在机制分析和新掺杂体系尝试方面有大量的理论和实验工作值得深入挖掘拓展,在应用方面还有开发特种需求的高亮度白光点光源、非接触型气压传感器的潜在价值。

论文专著:


在J. Am. Chem. Soc., Opt. Lett., J. Chem. Phys.等国际著名学术期刊上发表10多篇论文。

出版专著:

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发表中文论文:

1 基于非平衡Green函数理论的峰值掺杂-低掺杂漏掺杂碳纳米管场效应晶体管输运研究 刘兴辉; 张俊松; 王绩伟; 敖强; 王震; 马迎; 李新; 王振世; 王瑞玉 辽宁大学物理学院 【期刊】物理学报 2012-04-09 08:25

2 由C++到Verilog实现数字逻辑设计的方法 孟祥鹤; 吕楠; 韩路; 吴春瑜; 王绩伟; 梁洁 辽宁大学物理学院; 北京美新华微电子技术有限公司 【期刊】半导体技术 2011-03-03

3 基于智能卡标准的循环冗余校验码的研究与实现 许全胜; 吴春瑜; 张文婧; 王绩伟 辽宁大学物理学院; 北京宏思电子技术有限责任公司 【期刊】微电子学与计算机 2011-11-05

4 基于非平衡Green函数理论的峰值掺杂-低掺杂漏结构碳纳米管场效应晶体管输运研究 刘兴辉; 张俊松; 王绩伟; 敖强; 王震; 马迎; 李新; 王振世; 王瑞玉 辽宁大学物理学院 【期刊】物理学报 2012-05-23

5 低失调二阶曲率补偿的带隙电压基准源设计 宋宇; 吴春瑜; 王绩伟 辽宁大学物理学院; 辽宁省集成电路与电子系统设计联合实验室 【期刊】微电子学与计算机 2012-07-05

6 单壁碳纳米管作沟道的场效应晶体管输运特性理论研究 刘兴辉; 张俊松; 王绩伟; 曾凡光; 李新; 敖强; 王震; 王振世; 马迎; 王瑞玉 辽宁大学物理学院; 郑州航空工业管理学院数理系 【期刊】真空科学与技术学报 2012-07-15

7 基于迟滞比较器的过热保护电路设计 苏长江; 吴春瑜; 王绩伟; 温绍琨 辽宁大学物理学院; 辽宁省集成电路与电子系统设计联合实验室 【期刊】半导体技术 2012-09-03

8 Eu~(3+)掺杂铌酸盐玻璃的光谱性质 王绩伟; 宋宏伟; 夏海平; 孔祥贵; 许武; 张家骅 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室; 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室; 宁波大学光电材料研究所; 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室 吉林长春; 吉林长春; 浙江宁波 【期刊】发光学报 2003-02-28

9 Y2O3:Eu~(3+)纳米晶与体材料在高分辨光谱上的显著区别 彭洪尚; 宋宏伟; 陈宝玖; 王绩伟; 吕少哲; 黄世华 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点开放实验室; 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点开放实验室; 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点开放实验室 吉林长春; 吉林大学材料科学与工程学院; 吉林长春 【期刊】发光学报 2003-10-30

10 Eu~(3+)掺杂铌硅玻璃的微观局域环境特性 王绩伟; 宋宏伟; 夏海平; 吕少哲; 许武; 张家骅 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态重点实验室; 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态重点实验室; 宁波大学光电材料研究所; 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态重点实验室 吉林长春; 吉林长春; 浙江宁波 【期刊】中国稀土学报 2003-04-30

11 变温下Y2O3∶Eu~(3+)纳米晶的荧光光谱和动力学过程 彭洪尚; 宋宏伟; 陈宝玖; 王绩伟; 吕少哲; 孔祥贵; 李殿超 中国科学院激发态物理开放实验室; 吉林大学材料科学与工程学院 长春; 吉林大学材料科学与工程学院 【期刊】物理学报 2002-12-12

12 Eu~(3+)掺杂硅酸盐玻璃的变温发射光谱特性 王绩伟; 宋宏伟; 夏海平; 孔祥贵; 彭洪尚; 陈宝玖; 张家骅; 许武 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室; 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室; 宁波大学光电材料实验室; 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实? 【期刊】发光学报 2002-10-30

13 温度与光辐照对稀土掺杂氧化物纳米晶及玻璃发光性质的影响 王绩伟 中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 【博士】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2003-06-01

荣誉奖励:


1. 2012年入选辽宁大学第八批优秀中青年骨干教师。

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