掺铜PTO晶体顺磁共振谱及局域结构的理论研究

基于晶体场理论,本文采用重叠模型和3d⁹电子组态在畸变四角晶场中的g因子和超精细结构常数A的三阶微扰计算公式以及钛酸铅PbTiO₃ (PTO): Cu²⁺晶体的局域结构与EPR谱之间的定量关系,合理解释了PTO: Cu²⁺晶体的EPR谱及局域晶体结构,所得结果与实验观测相符合.      

Ca9R(VO4)7 : Eu3+ 发光粉的发光特性

采用高温固相法制备了Eu³⁺离子激活的Ca₉R(VO₄)₇(R = Y, La, Gd)红色发光粉,并利用荧光光谱对发光粉的特性进行研究。激发光谱中,Ca₉Y(VO₄)₇ : Eu³⁺ , Ca₉La(VO₄)₇ : Eu³⁺和Ca₉Gd(VO₄)₇ : Eu³⁺都有两个宽的VO^3-₄激发带和Eu³⁺的特征激发峰。发射光谱中,在Ca₉Y(VO₄)₇ : Eu³⁺ 和Ca₉La(VO₄)₇ : Eu³⁺中的350~550 nm范围内出现VO^3-₄的发射带,而在Ca₉Gd(VO₄)₇ : Eu³⁺中却没有观察到VO^3-₄的发射。在这三种发光粉中,Ca₉Gd(VO₄)₇ : Eu³⁺的发光强度远远高于其它两种,这是由于Gd³⁺的存在有效地使能量通过Gd³⁺ →VO^3-₄ → Eu³⁺及Gd³⁺ → Eu³⁺的两种方式进行能量传递,从而提高了Eu³⁺发光效率。     

锌磷酸盐玻璃掺杂VO~(2+)吸收光谱和EPR谱研究

3d1离子(如VO2+,V4+)是一类非常重要的离子,其掺杂电子顺磁共振谱已有大量的研究,积累了丰富的实验数据。利用3d1离子在四角压缩八面体对称中EPR参量的高阶微扰公式,计算了锌磷酸盐玻璃晶体中掺杂VO2+的EPR参量(g因子g‖,g⊥和超精细结构常数A‖,A⊥)和光吸收谱。由于锌磷酸盐玻璃晶体中掺杂VO2+中配体O2-的自旋-轨道耦合参量ζ0p(≈150cm-1)与中心过渡金属3d1离子V4+的ζ0d(≈248cm-1)相差不太大,故来自配体的自旋-轨道耦合参量ζ0p对EPR参量和光吸收谱的贡献必须予以考虑。采用重叠模型建立了杂质中心结构参数与电子顺磁共振(EPR)参量以及光吸收谱之间的定量关系;通过拟合锌磷酸盐玻璃中V4+中心的EPR参量和光吸收谱理论与试验符合,获得了杂质中心[VO6]8-基团的局域结构;研究发现,[VO6]8-基团的平行和垂直于C4轴的键长分别为:R‖≈0.175nm,R⊥≈0.197nm,即[VO6]8-基团的局域结构为沿C4轴方向呈压缩的八面体结构;所得EPR参量和光吸收谱的理论值与实验符合很好,并对上述结果的合理性进行了讨论。这说明微扰法可以用来研究材料中掺杂3d1过渡金属离子的EPR参量和光吸收谱。此外,对超精细结构常数(A‖和A⊥)的研究发现,较大的芯区极化常数κ值说明VO2+中未配对的s电子对超精细结构常数有较大的贡献。     

YVO4·xTiO2 : Eu3+荧光粉的发光性质

采用高温固相方法合成了YVO₄ ·xTiO₂ : Eu³⁺(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9)粉末状发光材料,经X射线衍射分析结构发现材料为两相共存。一相为YVO₄,属四方锆英石结构;另一相为Y₂Ti₂O₇,属立方烧绿石结构。研究了YVO₄ ·xTiO₂ : Eu³⁺在UV及VUV激发下的光谱性质,讨论了Ti 的掺杂对材料发光性能的影响,发现适量的Ti的掺入可以提高材料 基质对UV及VUV的吸收。在UV及VUV激发下,YVO₄· xTiO₂ : Eu³⁺荧光粉的发射光谱主峰在616 nm和619 nm,证明Eu³⁺占据了晶格中非反演对称中心的位置。在YVO₄ ·xTiO₂ : Eu³⁺的激发光谱中,有一中心位于155 nm的吸收带,它属于基质的吸收带。     

LiMBO3 : Dy3+材料的发光特性

采用固相法制备了LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Dy³⁺材料,并研究了材料的发光特性。LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Dy³⁺材料的发射光谱均呈多峰发射,对应于Ca,Sr,Ba,其主发射峰分别是Dy³⁺的⁴F_9/2→⁶H_15/2(484,486,486 nm),⁶H_13/2(577,578,578 nm)和⁶H_11/2(668,668,666 nm)跃迁。监测黄色发射峰时,所得激发光 谱峰值位置相同,主激发峰分别为331,368, 397,433,462,478 nm,对应Dy³⁺的⁶H_15/2→ ⁴D_7/2,⁶P_7/2,⁶M_21/2,⁴G_11/2,⁴I_15/2和⁶F_9/2跃迁。研究了敏化剂Ce³⁺及电荷补偿剂Li⁺、Na⁺和K⁺对LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Dy³⁺材料发光强度的影响。结果显示:加入敏化剂Ce³⁺提高了材料的发光强度,发光强度最大处对应的Ce³⁺浓度为3%;加入电荷补偿剂Li⁺、Na⁺和K⁺后,材料的发光强度也得到了明显提高,但发光强度最大处对应的Li⁺、Na⁺和K⁺浓度不同,依次为4%、4%和3%。     

晶体Zn(antipyrine)2(NO3)2:VO2+的EPR谱及光吸收谱的理论研究

由于硝酸钒锌二安替比林晶体[Zn(antipyrine)2(NO3)2:VO2 ]中配体O2-的自旋-轨道耦合参量ζ0p≈150 cm-1与中心过渡族3d1离子V4 的ζ0d≈248 cm-1相差不太大,故配体的自旋-轨道耦合参量ζ0p对电子顺磁共振(EPR)谱和光吸收谱的贡献必须考虑.采用双自旋-轨道耦合参量模型和相关的晶体场能级公式,计算了Zn(antipyrine)2(NO3)2:VO2 晶体的EPR谱和光吸收谱,所得理论结果与实验发现很好符合;确定了该晶体的局域对称结构沿C4轴的四角畸变约为0.45 nm;计算发现,较大的κ值说明VO2 中未配对的s电子对超精细结构常数有较大的贡献.并对上述这些结果的合理性进行了讨论.     

Eu掺杂SiO2纳米基质的发光特性

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了Eu掺杂的SiO₂干凝胶,分别用光致发光(PL)光谱、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、红外吸收(IR)谱等分析手段对样品进行了表征,研究了SiO₂的基质中Eu³⁺、Eu²⁺的发光特性以及退火温度对发射光谱的影响,并对其发光机理进行了分析。结果表明,样品掺杂均匀,颗粒尺寸大约在50~80 nm,硼(B)离子进入SiO₂网格,成为了基质的一部分,改变了基质的网络结构。当采用258 nm激发样品时,随着退火温度的升高,红光发射强度先增强后减弱。对于经800 ℃退火处理的样品红光发射最强,出现了576 nm(⁵D₀ →⁷F₀),620 nm(⁵D₀ →⁷F₂),658 nm(⁵D₀ →⁷F₃)3条谱线,其中主峰位于 620 nm红光发射,对应于Eu³⁺离子的⁵D₀ →⁷F₂超灵敏跃迁,进一步说明B离子参与到基质中,形成了Si—O—B键,导致Eu³⁺离子所处配位环境的对称性降低,从而有利于Eu³⁺离子的特征发射;当采用271 nm激发样品时,随着退火温度的升高,蓝光发射强度先增强后减弱,经850 ℃退火的样品400~500 nm蓝光发射最强,归属于Eu²⁺的5d→4f的跃迁发射,证明在铝离子(Al³⁺)存在的情形下,在高温退火过程中Al³⁺部分取代Si⁴⁺形成AlO^-₄基团,掺杂Eu³⁺填补AlO^-₄基团附近的空位,增加了Eu³⁺周围的AlO^-₄四面体中氧原子的电子给予能力,使得Eu³⁺还原成Eu²⁺,从而得到了较强的蓝光发射。但是,当退火温度达到900 ℃时,由于稀土离子发生位置的迁移形成团簇红光和蓝光都明显地降低。     

晶体Zn（antipyrine）2（NO3）2∶VO^2＋的EPR谱及光吸收谱的理论研究

由于硝酸钒锌二安替比林晶体[Zn(antipyrine)2(NO3)2∶VO2 ]中配体O2-的自旋-轨道耦合参量0pζ≈150cm-1与中心过渡族3d1离子V4 的ζ0d≈248 cm-1相差不太大,故配体的自旋-轨道耦合参量0pζ对电子顺磁共振(EPR)谱和光吸收谱的贡献必须考虑。采用双自旋-轨道耦合参量模型和相关的晶体场能级公式,计算了Zn(antipyrine)2(NO3)2∶VO2 晶体的EPR谱和光吸收谱,所得理论结果与实验发现很好符合;确定了该晶体的局域对称结构沿C4轴的四角畸变约为0.45 nm;计算发现,较大的κ值说明VO2 中未配对的s电子对超精细结构常数有较大的贡献。并对上述这些结果的合理性进行了讨论。     

红色LiMBO3 : Re3+(Re=Eu,Sm) 发光材料的特性

采用固相法制备了红色LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Re³⁺(Re=Eu, Sm)发光材料,研究了材料的发光性能。研究发现LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Eu³⁺材料呈现多峰发射,最强发射分别位于610,615,613 nm处,分别监测这三个最强峰,所得激发光谱峰值位于369,400,470 nm。LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Sm³⁺材料也呈多峰发射,分别对应Sm³⁺的⁴G_5/2→⁶H_5/2、⁴G_5/2→⁶H_7/2和⁴G_5/2→⁶H_9/2跃迁发射;分别监测602,599,597 nm三个最强发射峰,所得激发光谱峰值位于374,405 nm。研究了激活剂浓度对材料发射强度的影响,结果随激活剂浓度的增大,发射强度先增强后减弱,即,存在浓度猝灭效应。实验表明,加入电荷补偿剂Li⁺、Na⁺或K⁺均可提高LiM(M=Ca, Sr, Ba)BO₃ : Re³⁺(Re=Eu, Sm)材料的发射强度。     

Tm3+在二苯甲酰基甲基亚砜配合物体系中对Dy3+的荧光增强效应

合成了六种高氯酸掺杂稀土(Dy³⁺,Tm³⁺)与二苯甲酰基甲基亚砜的配合物。经元素分析、稀土络合滴 定、摩尔电导率及差热-热重分析,表明配合物组成为 (Dy_x,Tm_y)L₅(ClO₄)₃·3H₂O(x : y=1.000 : 0.000,0.995 : 0.005,0.990 : 0.010,0.950 : 0.050,0.900 : 0.100,0.800 : 0.200;L=C₆H₅COCH₂SOCH₂COC₆H₅)。并详细讨论了六种稀土配合物的荧光光谱。从配合物的荧光光谱图可以看出,Tm³⁺对Dy³⁺的荧光有增强效应。这可能 是因为在惰性稀土离子Tm³⁺与活性稀土离子Dy³⁺之间有能量的传递。而且当Dy³⁺与Tm³⁺的量比为0.950 : 0.050时,掺杂配合物表现出最佳的发光性质。另外,Tm³⁺对577.4 nm处⁴F_9/2→⁶H_13/2 峰的荧光敏化作用的程度高于对487 nm处⁴F_9/2→⁶H_15/2 峰的荧光敏化作用。⁴F_9/2→⁶H_15/2 峰的荧光强度增强了212％,而⁴F_9/2→⁶H_13/2峰的荧光强度增强了264％。所以,Dy³⁺离子的两个特征峰的发射强度比趋近于1,为1.078,使得配合物在紫外灯下发白色荧光。有可能成为一类发白色荧光的发光材料。     

Correlation between Zero-Field Splitting and Site Distortions of Cr^3＋ Ions in NH4Cl：Cr^3＋ System： a Complete Energy Matrix Study

A theoretical method for investigating the inter-relation between the electronic and molecular structures of 3d^3 configuration ions in a tetragonal ligand field is established on the basis of the 120 × 120 complete energy matrices. Using this method, the local structure parameters of two tetragonal Cr^3＋ centers in the NH4 Cl：Cr^3＋ system are determined, Furthermore, the relations between the molecular symmetry and the ligand field symmetry are discussed.     

稀磁半导体Zn1-xMnxTe吸收光谱压力红移的理论研究

以自由Mn²⁺离子的径向波函数为基础,通过引入电子云延伸效应系数κ来修正这一径向波函数,得到了稀磁半导体Zn_1-xMn_xTe晶体中Mn²⁺离子的径向波函数.以此波函数为基础,研究了Zn1-xMnxTe晶体吸收光谱的高压谱移特性,并且得到了吸收谱中四条谱线随压力的红移规律.     

Influence of Gamma-Ray Irradiation on Absorption and Fluorescent Spectra of Nd：YAG and Yb：YAG Laser Crystals

We investigate the influence of gamma-ray irradiation on the absorption and fluorescent spectra of Nd^3＋：Y3A15 O12 （Nd： YAG） and Yb^3＋ ： Y3A15 O12 （Yb： YAG） crystals grown by the Czochralski method. Two additional absorption （AA） bands induced by gamma-ray irradiation appear at 255nm and 340nm. The former is contributed due to Fe^3＋ impurity, the latter is due to Fe^2＋ ions and F-type colour centres. The intensity of the excitation and emission spectra as well as the fluorescent lifetime of Nd：YAG crystal decrease after the irradiation of 100 Mrad gamma-ray. In contrast, the same dose irradiation does not impair the fluorescent properties of Yb：YAG crystal. These results indicate that Yb： YA G crystal possesses the advantage over Nd： YA G crystal that has better reliability for applications in harsh radiant environment.     

Obtaining the Optical and EPR Parameters of Vanadyl-Doped Sodium Dihydrogen Phosphate Dihydrate Powders by Experimental and Theoretical Methods

In this study, the spin-Hamiltonian parameters (g and A), molecular orbital coefficients, and other spectroscopic properties of vanadyl-doped sodium dihydrogen phosphate dihydrate (NaH₂PO₄·2H₂O) powders have been investigated by experimental and theoretical methods, including electron paramagnetic resonance (EPR) and optical absorption spectroscopies. The results show axially symmetric crystalline field around VO²⁺ ion. The optical absorption spectra exhibit three characteristic bands of VO²⁺ ions in tetragonal symmetry. EPR and optical data were used in a complementary way to calculate spin-Hamiltonian parameters and molecular orbital coefficients. The octahedral and the tetragonal field parameters were theoretically calculated on the basis of crystal field theory. These parameters were used to determine various bonding parameters which characterize the nature of bonding in the complex. The theoretical results are supported by experimental results.     

CaF2:Co2+光谱和顺磁g因子的统一解释

基于半自洽场d轨道理论和完全对角化方法,从杂质局部结构统一解释了CaF₂:Co²⁺的光谱和顺磁 g 因子. 杂质局部结构存在塌缩效应,但仍保持八配位立方对称. 在此基础上,用微扰法和完全对角化方法讨论了g因子对晶场参量D_q的依赖关系. Macfarlane的 g 因子三阶微扰公式是好的近似公式,但随着D_q的减小,其有效性变差. 最后,文章讨论了基于完全对角化和自旋哈密顿理论的 g 因子公式的适用性,及其在轨道简并情况下的困难.     

VUV/UV/X-Ray Excited Luminescent Properties of Eu^3＋ and Pr^3＋ Doped BiSbO4

Absorption spectra of BiSbO4 are studied. The electronic structure calculated by the DFT shows that BiSbO4 is a semiconductor, with direct band gap 2.96 eV, which is consistent with UV-visible diffuse reflectance experiment. The host lattice emission band is located at 440 nm under VUV excitation. Eu^3＋ and Pr^3＋ doped samples have high luminescence efficiency in emitting red and green light, respectively. From the partial density of states, Eu^3＋ doped emitting spectrum, and the host crystal structure parameters, the relationship between structure and optical properties is discussed. It is found that the Eu^3＋ ions occupied Bi^3＋ sites, and there could be an energy transfer from Bi^3＋ ions to RE^3＋ ions.     

CdGd2(WO2)4单晶的顺磁共振谱研究

通过粉末XRD测定了CdGd₂(WO₂)₄单晶的晶格常数,由σ- T和ESR实验得出晶体具有顺磁性,但又具有磁各向异性,探讨了晶体的磁各向异性与晶体结构的关系,计算了各向异性g²张量,所得结果和实验符合甚好.      

高温高压下SrB4O7：Eu2+玻璃的晶化

 利用X射线衍射和Eu²⁺发射光谱方法研究了非晶玻璃SrB₄O₇在高温高压下的晶化。结果表明：在5.0 GPa压力下，200 ℃仍为玻璃态，只有几个强度极低的小峰，表明有晶化的迹象；600 ℃时已基本晶化，但为SrB₄O₇正交相与SrB₄O₇高压立方相二相共存；当温度提高到1 000 ℃时，晶化成了近单相的与常压SrB₄O₇粉末晶体相同的正交结构。伴随晶化度的加强，Eu²⁺发射强度增强，与Ｘ射线衍射结果相一致。