滨松hamamatsu荧光量子效率测量系统 荧光/发光材料和设备参数的评估系统。量子光谱仪
用途:发光材料评估
本页将介绍用于评估发光材料与系统特性的原理、方法、测量仪器及案例研究。
Quantaurus-QY® ** PL 量子产率光谱仪
采用光致发光方法,用于发光材料的紧凑型单盒**量子产率光谱仪。不仅可以分析薄材料,还可以分析液体溶液和粉末。它可在短时间内快速测量** PL 量子产率、激发波长依赖性和 PL。
**光致发光 (PL) 量子产率测量方法的确立与有机光电研究【Kyushu University】
为评估Center for Organic Photonics and Electronics Research (OPERA), Kyushu University 正在研发的有机光电材料和器件,需用到各种测量方法,如光致发光 (PL) 量子产率测量和荧光寿命测量。为进行此类评估,我们推出了Quantaurus系列与条纹相机。
我们采访了Prof. Chihaya Adachi, Director of the Center与 Assoc. Prof. Hajime Nakanotani,主题为**光致发光量子产率测量方法的确立、我们的Quantaurus系列对其研究的影响以及其对未来研究的展望
Quantaurus-QY Plus UV-NIR ** PL 量子产率光谱仪
采用光致发光方法,用于发光材料的紧凑型单盒**量子产率光谱仪。其他选项支持高灵敏度、近红外和上变频测量。

《近红外光》在高达 1650 nm 的宽波长范围内,可以**测量量子产率。
该系统由 Quantaurus-QY Plus (C13534-11、-12) 组成,并添加了一个补充单元:NIR PL 测量单元。
由于传感器的灵敏度,用于测量量子产率的常规设备只能测量 1100 nm 以内的波长范围。通过该系统,在高达 1650 nm 的宽波长范围内可以对量子产率进行**测量,并增加了 NIR PL 测量单元,该单元在近红外中配备了灵敏的 InGaAs 线阵传感器。
①NIR PL 测量单元 C13684-01
用于近红外(900 nm 至 1650 nm)测量的多通道探测器。包括灵敏度校准数据。
《高灵敏度》评估低量子产率为 1% 或更低是否可能。显示其在近红外区域中的测量强度。
该系统由 Quantaurus-QY Plus (C13534-11、-12) 组成,并添加了一些补充单元:一个 NIR PL 测量单元、一个大功率氙气灯单元和一个滤波器单元。
对于过去用于测量** PL 量子产率的设备,通常从根本上难以评估低量子产率(例如,1% 或更低)。该系统通过使用高输出氙气灯作为激发光源,可以评估 1% 或更低的低量子产率。它对于将测量波长范围扩展到近红外区域特别有效。
①NIR PL 测量单元 C13684-01
用于近红外(900 nm 至 1650 nm)测量的多通道探测器。包括灵敏度校准数据。
②大功率氙气灯单元 L13685-01
该激发光源用于评估高灵敏度的低量子产率。与 A13686 激发滤波器配合使用。
③滤波器单元 A13687-01
该带通滤波器可与 L13685-01 高输出氙气灯单元结合使用。包括灵敏度校准数据。
④激发滤波器 A13686(选件)
此调光滤波器用于 L13685-01 大功率氙气灯单元。可根据要使用的激发波长进行选择。
《上变频》可以测量上变频发光的**量子产率。
该系统由 Quantaurus-QY Plus (C13534-11、-12) 组成,并添加了一些补充单元:一个 NIR PL 测量单元、一个激发激光器单元和一个滤波器单元。通过上变频发光,由于低发光效率或由于需要激光器作为激发光源,**量子产率的测量一直是一个问题。该系统实现了通过利用激发激光器作为光源来测量上变频发光的**量子产率。
①NIR PL 测量单元 C13684-01
用于近红外(900 nm 至 1650 nm)测量的多通道探测器。包括灵敏度校准数据。
②激发激光器单元 L13688-980
此激发光源 (980 nm) 用于上变频测量。
它包括用于激光器安装的光学系统。
③滤波器单元 A13687-02
此调光滤波器 (980 nm) 用于上变频测量。
包括灵敏度校准数据。
**光致发光 (PL) 量子产率测量方法的确立与有机光电研究
2025年8月20日发布
The Center for Organic Photonics and Electronics Research (OPERA), Kyushu University致力于下一代有机半导体器件的研发,包括有机发光二极管 (OLED) 器件。2012 年,他们率先成功研制出第三代有机电致发光 (EL) 发光材料热活化延迟荧光 (TADF) 分子,堪称有机光电研究领域的领头羊。评估有机光电材料和器件需要用到各种测量方法,包括 PL 量子产率测量与瞬态发光特性测量。为进行此类评估,他们使用了我们的 Quantaurus 系列与条纹相机。
我们采访了Prof. Chihaya Adachi, Director of the Center与Assoc. Prof. Hajime Nakanotani主题为**光致发光量子产率测量方法的确立、我们的 Quantaurus 系列对其研究的影响以及其对未来研究的展望。
关于研究
固体 PL 量子产率测量方法的确立背景
** PL 量子产率测量方法确立后对研究的影响
滨松光子学株式会社荧光寿命测量产品
测量示例
研究前景
关于 Kyulux, Inc.
关于 KOALA Tech Inc.
Researcher profiles
关于研究
您能介绍一下您的研究内容及研究背景吗?
Prof. Adachi:我们这个研究中心研究的是 OLED 等有机光电技术,研发新半导体材料、基于新半导体材料的新器件结构、新型器件。2012 年,我们团队率先成功研制出第三代有机电致发光材料 TADF 分子。2015 年,我们成立了一家初创公司 (Kyulux),致力于研发基于该技术的发光器件。2019 年创建了 KOALA Tech, Inc.,致力于实现有机半导体激光器二极管的商业化,而我们这个研究中心正是该领域的全球领头羊。目前,我们担任以上公司的技术顾问,负责推进此类材料与设备的商业化及量产。
我大概是从 1987 年读研究生的时候开始持续研究 OLED 的。当时,全球 OLED 研究员****。但我相信,挑战一个别人没有做过的课题很有价值。研究生毕业后,我加入了一家制造商,并继续我的研究。一个重大的转折点是在Princeton University的 Stephen R. Forrest 博士的实验室进行了一项磷光研究,后来我就转到了这所大学。在Princeton University,我开始使用**代磷光材料开发 OLED,到 2000 年左右,我就可以将转换效率提升到近 100%。
之后,我回到日本,在Chitose University of Science and Technology继续从事相关研究。在Chitose University of Science and Technology,我决定研制一种可匹敌磷光材料的新材料,继而成功研发了 TADF 材料。这种材料的优点在于无需使用稀有金属,因此能以低于**代磷光材料设备的成本制造 OLED 器件。目前,我们正致力于推动基于此 TADF 材料器件的实际应用,并开展除 OLED 之外的其他材料和器件的研发,例如钙钛矿太阳能电池和有机激光二极管。
Professor Chihaya Adachi
Associate Professor Hajime Nakanotani
固体 PL 量子产率测量方法的确立背景
评估 OLED 等发光材料的一种方法是测量 PL 量子产率。但据我了解,这种测量方法当时尚未确立。您能解释一下当前 PL 量子产率测量方法的确立过程吗?
Prof. Adachi:当时,文献中报道了多种固体材料 PL 量子产率的测量方法。但在不同的参考文献中,即便是针对同一样品,其 PL 量子产率值也存在显著差异,且并无既定标准测量方法。惟一确立的方法是“相对法”,其涉及在相同条件下测量 PL 量子产率已知的标准溶液以及量子产率未知的样品溶液,再比较所得测量值,进而确定样品溶液的相对 PL 量子产率。但该方法**于测量溶液,不可用于评估 OLED 等固体材料。
在此背景下,JST CREST 项目的Dr. Yuichiro Kawamura, a researcher牵头,与我们实验室携手研发一种测量系统,该系统将文献所报道的积分球法与滨松光子学株式会社光谱仪 (PMA-10) 相结合。随后,我们与滨松光子学株式会社合作开发了** PL 量子产率测量系统。为验证该系统,我们与滨松光子学株式会社和Gunma University的 Tobita 实验室(现为 Yoshihara 实验室)携手合作,共同测量了荧光标准溶液的 PL 量子产率。这有助于验证通过该方法获得的测量结果的可靠性。*终,我们成功确立了“利用积分球的**光致发光量子产率法”,从而实现了固体材料的测量。
** PL 量子产率测量方法确立后对研究的影响
**光致发光量子产率测量方法的确立对研究有何影响? 此外,我们的 Quantaurus-QY® 对研究有何益处?
Prof. Adachi:确立 PL 量子产率测量方法的*显著影响是现在我们可以测量出正确的发光量子产率值。结合 PL 量子产率值和荧光寿命测量值,我们可以计算出正确的材料发光特性值(发射率常数:kr)。因此,现在我们可以对材料进行更详细的表征,且表征的可靠性也得到了相应的提高。
Quantaurus-QY 的应用图像
Assoc. Prof. Nakanotani:从推进科研进展的角度来看,三大显著影响为:1) 缩短了测量时间,2) 实现了工作流程的标准化,3) 降低了测量与计算错误。
就测量时间而言,该程序比相对法更简单,测量时间更短。
该程序非常简单,只需将样品置于积分球内,任何人都能完成测量,不再局限于专业工程师。此外,在研发该方法的早期阶段,我们根据光谱仪获得的光谱手动计算 PL 量子产率值。而滨松光子学株式会社研发的自动计算 PL 量子产率的专用软件降低了计算错误的风险。
Prof. Adachi:从推进科研进展的角度来看,易于测量是一件非常好的事情。但从教育学生和研究员的角度来看,也存在一些担忧。 鉴于任何人只需按下设备上的按钮即可进行测量,学生和研究员若在不理解测量机理等的情况下开展研究,将产生不利影响。因此,我们应确保学生和研究员在使用设备前掌握这些基础知识。
滨松光子学株式会社荧光寿命测量产品
有机光子学和电子研究中心 (OPERA) 还使用 Quantaurus-Tau® 紧凑型荧光寿命测量系统和条纹相机来测量材料的荧光寿命和瞬态吸收。
Quantaurus-Tau 的应用图像
条纹相机的应用图像
测量示例
高光效热活化延迟荧光材料的量子产率测量
热活化延迟荧光 (TADF) 材料是众所周知的第三代 OLED 材料。TADF 是由*低三线态反向系间窜跃 (RISC) 至单线态时产生的荧光,*低激发态之间的小能隙 (ΔEST) 促进了 RISC 过程。通过精准的分子设计成功研发出一种新型 TADF 材料 (4CzIPN)。该材料的 ΔEST 较小,且显示出 0.94 +/- 0.02 的高 PL 量子产率。
参考文献: H. Uoyama, K. Goushi, K. Shizu, H. Nomura, and C. Adachi, Nature, 492, 234-238 (2012).
近红外有机发光二极管氘化主客体系统中的高效近红外荧光
近红外荧光染料的 PL 量子产率(左)与荧光寿命测量(右)。
氘代将 NIR 荧光基团的 PLQY 从 7% 提升至 15%。
研究前景
Prof. Adachi:目前,我们不仅专注于 OLED 相关研发工作,还致力于钙钛矿型有机太阳能电池与有机电荷传输 (CT) 复合物器件的研发工作。多年来,我们始终在探索有机半导体器件的潜力;近期,我们成功研发出一种新型有机热电转换器件,其可在日常环境中将室温下约几十 meV 的少量热能转化为电能。
近年来,全球都在寻求有效利用可再生能源及未利用能源的途径。尽管利用废热的热电转换器件已实现部分商业化,但仍面临重重问题,应用相当有限。该器件可将室温下的少量热能转化为电能,有望解决能源问题。我们认为,我们现在能够向社会提供这种新能源转换工具,这是我们研究领域的一项重大成就。展望未来,我们的目标是提升设备性能与稳定性,并为其实际应用奠定坚实基础。