CaWO4晶体中F型色心电子结构的研究

运用相对论的密度泛函离散变分法(DV-Xa)研究了CaWO4晶体中F型色心的电子结构.计算结果表明,F和F+心在禁带中引入了新的施主能级;分析了晶体内可能存在的光学跃迁模式,并通过过渡态的方法计算了F,F+心跃迁到导带底的能量分别为1.92 eV和2.42 eV.因此,从理论上推断了F和F+心在CaWO4晶体中可能引起650nm和515 nm的吸收,由此说明CaWO4晶体中650 nm和515 nm吸收带起源于晶体中的F和F+心.     

YTaO4和LuTaO4电子结构和光学性质的理论计算

基于第一性原理的赝势平面波方法计算了完整YTaO4和LuTaO4晶体的电子结构、介电函数、折射率、吸收光谱.计算结果表明,二者价带的贡献都主要来源于O2p态.导带分为两部分,下导带都主要由Ta5d态组成,YTaO4上导带主要由Y4d态组成.而LuTaO4上导带的贡献主要来源于Lu5d态.在ω=0时,YTaO4和LuTaO4晶体的介电常数和折射率都非常接近;介电函数虚部的低能特征峰(小于10.0 eV)归因于TaO3-4基团的电子跃迁,对应电子从O2p价带到Ta5d导带的跃迁;10.0～15.0 eV之间的特征峰对应于电子从价带到上导带的跃迁;大于15.0 eV的特征峰则归因于O2s态的内层电子到导带的跃迁.两种晶体在紫外区的吸收带宽而强,此吸收带归属于从氧(2p)到钽d0离子的电荷转移跃迁.     

CdSxSe1-x/ZnS(核/壳)量子点的光致荧光寿命

采用紫外-可见-近红外分光光度计和稳态/瞬态荧光光谱仪,分别测量了离散在水溶液中的CdS_xSe_(1-x)/ZnS量子点的吸收-辐射荧光谱以及及荧光强度随时间的变化,得到了荧光寿命随粒径、x和温度的变化。荧光寿命主要取决于量子点带间的直接跃迁,缺陷态间接跃迁的影响为次。得到了荧光峰值波长和荧光寿命随粒径、x变化的经验公式。结果表明:荧光寿命随粒径增大而增大,随S组分增加而减小,且对温度的变化不敏感;当量子点粒径为4.06～9.22 nm、x为9.45～0.366、温度为15～55℃时,荧光寿命为2.51～3.22μs。     

Nd3+:Er3+:KY(WO4)2激光晶体的生长和光谱特性

采用熔盐法从K2 WO4助熔剂体系生长出尺寸为 4 5mm的Nd3 :Er3 :KY(WO4) 2 透明晶体。从晶体中切割出Ф3× 11 9mm的激光器件 ,测量了晶体的紫外 -近红外的吸收光谱 ,从吸收光谱图上可以看到 ,晶体存在着 974 88nm ;80 1 0 (798 12 ,80 3 95 )nm ;74 8 5 (75 3 5 ,74 3 4 9)nm ;6 5 3 6 1nm ;5 86 6 5nm ;5 18 6(5 4 5 0 3,5 2 1 32 ,4 89 35 )nm ;4 5 2 80nm ;4 0 7 81nm ;36 7 2 2 (377 2 4 ,36 6 4 ,35 8 0 2 )nm九个吸收峰带 ,对各个吸收峰带按照Er3 和Nd3 离子的能级跃迁进行了归属。同时采用Edinburgh InstrumentF92 0荧光光谱仪在室温下对晶体进行了荧光测试研究。研究结果表明 ,共掺Nd3 离子可以增强Er3 :KY(WO4) 2 对半导体激光器泵浦源 (80 0nm)的吸收。     

CaWO4晶体中F型色心电子结构的研究

运用相对论的密度泛函离散变分法(DV-Xα)研究了CaWO₄晶体中F型色心的电子结构. 计算结果表明，F和F⁺心在禁带中引入了新的施主能级；分析了晶体内可能存在的光学跃迁模式，并通过过渡态的方法计算了F，F⁺心跃迁到导带底的能量分别为1.92eV和2.42eV. 因此，从理论上推断了F和F⁺心在CaWO₄晶体中可能引起650nm和515nm的吸收，由此说明CaWO₄晶体中650nm和515nm吸收带起源于晶体中的F和F⁺心. 关键词： 4晶体')" href="#">CaWO₄晶体 +心')" href="#">F和F⁺心 DV-Xα     

LiNbO3:Cr:ZnO晶体生长和光谱特性的研究

采用提拉法从近化学计量比的熔体中生长出尺寸为φ20 mm×50 mm的优质LiNbO3:Cr:ZnO(CZLN)晶体,其光学均匀度为7.59(10-5).进行了吸收和荧光光谱的测定研究.吸收谱测试表明:Cr3 离子在晶体中有2个宽且强的吸收带及1个微弱的吸收线,两宽带中心波长分别为480和660 nm,对应于4A2→4T1和4A2→4T2两个具有相同的总自旋能级之间的跃迁,在4A2→4T2吸收宽带的长波边缘处有个很小的吸收峰,其波长为727nm,对应于4A2→2E(R线)的跃迁.荧光测试表明:当激发波长为660 nm时,CZLN晶体荧光宽带和1个较弱的荧光线峰并存,宽带范围为802～988 nm,峰值波长为871 nm,对应于4T2→2E,4A2的联合能级跃迁,荧光线峰波长约为754 nm,其强度较弱,相应于2E→4A2(零声子线)能级跃迁.计算了晶场强度和Racah参数,其Dq/B=2.72,晶体属于强场介质.研究表明,CZLN晶体具备可调谐激光晶体的基本光谱要求,且有良好的物化性能,可以实现宽频带可调谐激光输出.它又具有较大的倍频系数,有望实现420 nm附近紫外的自倍频激光输出.     

铟锡氧化物薄膜表面等离子体损耗降低的研究

本文采用直流磁控溅射方法在普通浮法玻璃基底上制备了立方多晶铁锰矿结构的铟锡氧化物(indium tin oxide, ITO)薄膜,并对其进行了结晶性、表面粗糙度、紫外-可见吸收光谱、折射率、介电常数及霍尔效应的测试.研究了溅射时基底温度的改变对于ITO薄膜的光电、表面等离子体性质的影响.随着基底温度由100?C升高至500?C,其光学带隙(3.64—3.97eV)展宽,减少了电子带间跃迁的概率,有效降低了ITO薄膜的光学损耗.与此同时,对应ITO薄膜的载流子浓度(4.1×10~(20)-—2.48×10~(21)cm~(-3))与迁移率(24.6—32.2 cm~2·V~(-1)·s~(-1))得到提高,电学损耗明显降低.     

温度依赖的β-NaYF4:Yb3+,Er3+纳米片的上转换发光（英文）

研究了980 nm激发下β-NaYF4:Yb3+,Er3+纳米片在不同温度下的上转换发光。在不同温度下,观察到了较强的绿色和红色上转换发光,分别对应于Er3+的(2H11/2,4S3/2)→4I15/2和4F9/2→4I15/2能级跃迁。随着温度的升高,520 nm的绿色发光带和660 nm的红色发光带强度逐渐增大,545 nm的绿色发光带呈现出先增强(84～204 K)后减弱的趋势(204～483 K)。分析了样品上转换发光随温度变化的原因,并用三能级模型对样品的上转换发光随温度的变化规律进行了理论分析。     

一种新型的橙红光发射材料聚8-羟基喹啉镓的合成与光谱特性

合成了高分子金属配合物聚8-羟基喹啉镓(Gaqq3)n.利用红外吸收光谱、X射线衍射谱(XRD)研究了配合物的分子结构、物相结构;利用热重(TG)分析研究了配合物的热稳定性;利用紫外吸收光谱、荧光激发和发射光谱研究了该配合物的光物理性能.结果表明:(Gaqq3)n的热分解温度为443.6℃,具有较高的热稳定性.(Gaqq3)n的紫外吸收带位于250～500 nm,存在较强的带尾吸收,表明禁带中存在带隙缺陷态.(Gaqq3).的荧光激发带位于380～456nm,荧光发射峰位于568nm,为橙红光发射.光学带隙2.49 eV.与Gaq3相比,荧光强度有所减弱,这是由于次甲基相连的两个喹啉环的扭曲导致了(Gaqq3)n的刚性和共平面性不好;由于分子共轭体系的增大,使(Gaqq3)n分子的π电子更加离域化,导致了荧光发射峰发生了红移.(Gaqq3)n有望在有机电致发光器件和有机光伏器件中得到应用.     

Pb2+: CaWO4晶体电子结构研究

运用局域密度泛函理论的离散变分方法（DV-Xa）模拟计算了掺Pb2+后CaWO4晶体的电子结构。计算结果表明,掺Pb2+后晶体的带隙明显变窄;晶体中可能存在Pb的6 s态到W的5 d态的电子跃迁过程,用过渡态的方法计算得到其光学跃迁能为3.86 eV（对应322 nm吸收带）。并解释了晶体内440 nm发光带起源于W的5 d态到Pb的6 s的金属离子间电子转移过程。     

强激光照射对2H-SiC晶体电子特性的影响

使用基于密度泛函微扰理论的第一原理赝势法, 计算了纤锌矿结构2H-SiC晶体在强激光照射下的电子特性, 分析了其能带结构和电子态分布. 计算结果表明: 2H-SiC平衡晶格参数a 和c随电子温度T_e的升高逐渐增大; 电子温度在0–2.25 eV范围内时, 2H-SiC仍然是间接带隙的半导体晶体, 当T_e超过2.25 eV达到2.5 eV以上时, 2H-SiC变为直接带隙的半导体晶体; 随着电子温度升高, 导带底和价带顶向高能量或低能量方向发生了移动, 当电子温度T_e大于3.5 eV以后, 价带顶穿越费米能级; 电子温度T_e在0–2.0 eV变化时, 带隙随电子温度升高而增大; T_e在2.0–3.5 eV范围变化时, 带隙随电子温度升高而快速地减少, 表明2H-SiC晶体的金属性随电子温度T_e的继续升高而增强. 在T_e =0, 5.0 eV 处, 计算了2H-SiC晶体总的电子态密度和分波态密度. 电子结构表明T_e =0 eV 时, 2H-SiC 是一个带隙为2.3 eV的半导体; 在T_e =5.0 eV时, 带隙已经消失而呈现出金属特性, 表明当电子温度升高时晶体的共价键变弱、金属键增强, 晶体经历了一个熔化过程, 过渡到金属状态.     

钨酸铅晶体的低温红外反射谱

分别在77K、100K、200K和300K温度下测量了钨酸铅(PbWO4,PWO)晶体的红外反射谱,观察到8个反射峰;实验表明PWO晶体在低温77～300K范围内结构稳定.利用Kramers-Kronig(K-K)关系对样品的红外反射谱进行数据处理,获得了不同温度下各振动模的横光学(TO)声子频率ωTO,从而得到了PWO晶体各振动模的温度变化特性,研究表明:Pb2+离子的平动模频率随温度降低发生蓝移,主要是晶格的热膨胀影响;WO42-离子团的振动模频率随温度降低发生红移,主要是非简谐耦合作用影响.     

KH_2PO_4晶体的太赫兹-紫外光谱

实验测量了室温下磷酸二氢钾KH2PO4(KDP)晶体0.2～1.6THz的时域光谱,以及50～4000cm-1范围内的远红外光谱,200～2000nm的紫外-可见-红外光谱。KDP晶体的禁带宽度是5.91eV。在测量范围内有一个很宽的声子吸收带。从0.2～205.5THz吸收系数在35～80cm-1,声子吸收的低频端小于0.2THz。最高的纵光学模声子的频率νLO大约是205.5THz,由此求出这支声子的H—O键的力常数为13.13N·cm-1。     

二氧化钛阵列的制备及其光学性能

以水热法制备了由纳米棒组成的二氧化钛阵列。通过控制反应时间,对组成阵列的二氧化钛纳米棒的尺寸进行调节。利用扫描电镜和X射线衍射光谱分析了样品的形貌和晶体结构,发现将反应时间由4 h延长至8 h,二氧化钛纳米棒的直径由100 nm增大到200 nm。利用紫外-可见吸收光谱测量了样品的光吸收特性,发现了尺寸效应引起的吸收边和带隙变化,反应时间由4 h延长至8 h,样品带隙由3.09 eV变化至2.97 eV。利用荧光光谱研究样品的光致发光性能,发现了样品的近带边发光(382 nm左右)、自陷激子发光(420 nm左右)、束缚激子发光(456 nm左右)和缺陷能级发光(492 nm左右)。     

含色心BaMgF4晶体电子结构的研究

运用相对论性的密度泛函离散变分法(DV-X)研究BaMgF4晶体中F型色心的电子结构.计算中采用冻结原子核的H原子模拟F心,在DV-Xα源程序增加H原子2p态,使F心激发态的计算结果在物理上更加合理.计算结果表明,F心的基态和激发态均出现在禁带中;并用过渡态的方法计算得到F心的电子从基态到激发态的光学跃迁能量为5.12eV,对应242nm处的吸收带,计算结果与实验结果吻合得很好,因此,推测F心在BaMgF4晶体中引起236～274 nm的吸收.     

强激光照射对6H-SiC晶体电子特性的影响

使用基于密度泛函微扰理论的第一性原理赝势法, 模拟研究了纤锌矿6H-SiC晶体在强激光照射下电子特性的变化. 研究结果表明, 电子温度T_e在升高到3.89 eV及以上后, 6H-SiC由间接带隙的晶体变为直接带隙的晶体; 带隙值随电子温度T_e升高先是增大后又快速减小, 当电子温度T_e大于4.25 eV以后, 带隙已经消失而呈现出金属特性.     

退火温度对a-Se0.70Ge0.15Sb0.15薄膜的结构和光学性质的影响

研究了退火温度对Se0.70Ge0.15Sb0.15薄膜的影响.通过热蒸发技术,在300K温度下将大块无定形Se0.70Ge0.15Sb0.1s沉积在石英和玻璃衬底上.研究发现,未经过退火处理的薄膜结构和在300K,1.33×10-5Pa下退火1小时后的薄膜结构都是无定形结构,而在同样气压470K温度下退火1小时的薄膜有结晶现象.通过在300 2 500nm范围内垂直入射光方向上透射率和反射率的测试,研究了薄膜的一些光学参数,如消光系数(k),折射系数(n)和吸收系数(a).研究发现,n和k同热处理温度有关.通过光学数据的分析,得到了不同条件下薄膜的间接带隙宽度(Enong),未经过热处理薄膜的Enong是1.715±0.021eV,300K下退火薄膜的Enong是1.643±0.021eV,470K下退火的Enong是1.527±0.021eV.退火温度降低了带隙宽度Enong,但增加了带尾eo这种效应可以根据Mott和Davis提出的多晶体系中态密度来解释.     

基于透射光谱确定溶胶凝胶ZrO2薄膜的光学常数

基于溶胶凝胶ZrO2薄膜的紫外/可见/近红外透射实验光谱,采用Swanepoel方法结合Wemple-DiDomenico色散模型,方便地导出了ZrO2薄膜在200-1200 nm波长范围内的光学常数,包括折射率、色散常数、膜层厚度、吸收系数及能量带隙.研究发现,溶胶凝胶ZrO2薄膜具有高折射率(1.63-1.93,测试波长为632.8 nm)、低吸收和直接能量带隙(4.97-5.63 eV) 等光学特性,而且其光学常数对薄膜制备过程中的重要工艺参数--膜层后处理温度表现出强烈的依赖性.此外,在膜层的弱吸收和中等吸收光谱区域内,计算得到的折射率色散曲线与分光光度法的测试结果基本符合,说明本实验中所建立的计算方法在确定溶胶凝胶ZrO2薄膜光学常数方面的可靠性.     

石英玻璃衬底上纤锌矿Mg0.25Zn0.75O薄膜的结构及光学性能

MgxZn1-xO材料是一种新型光电功能材料.采用溶胶凝胶法在石英玻璃上制备了Mg0.25Zn0.75O薄膜,理论结合实验研究了Mg0.25Zn0.75O薄膜的结构和光学性能.研究表明,石英玻璃衬底上Mg0.25Zn0.75O薄膜呈六方纤锌矿结构,薄膜均匀,平均粒径约为20 nm.吸收光谱表明吸收带边始于360 nm,相应的禁带宽度为3.83 eV.发光光谱包含三个发射峰,分别位于384.9 nm(3.23 eV),444.8 nm(2.79 eV)和533.6 nm(2.32 eV),激发光谱峰位于378 nm.由于Mg离子的间隙缺陷导致Mg0.25Zn0.75O薄膜晶格增大,禁带宽度变宽,紫外、蓝光和绿光发射分别红移59,14和12.6 nm.     

新型氟代三苯胺衍生物的合成和光谱特性研究

设计和合成了一种新型氟代三苯胺衍生物——N,N,N′,N′-四苯基-[2′,2″,3′,3″,5′,5″,6′,6″-八氟对四联苯]-4,4″′-二胺(OFTPA)。通过元素分析、熔点测定、红外光谱和1 H NMR谱等手段对OFTPA的分子结构进行了表征,并对其主要的红外光谱吸收峰和1 H NMR谱带进行了归属分析。利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和循环伏安法(CV)对OFTPA的电子能级结构和发光性能进行了研究。紫外-可见吸收光谱测定结果表明,OFTPA薄膜的最大吸收峰波长为355nm,光学带隙(Eg)为3.09eV。荧光光谱测定结果表明,OFTPA薄膜在365nm紫外光的激发下,产生发光峰波长在448nm附近、半峰宽(FWHM)为68nm的蓝光发射,色纯度高,有望成为优良的蓝光发射材料。循环伏安法测定结果表明,OFTPA的最高占有轨道(HOMO)能级为-5.41eV,最低空轨道(LUMO)能级为-2.32eV,具有良好的空穴传输性能。研究结果为进一步研究其在有机光电器件中的应用提供了参考。