从玻尔假说到发光原理

光是电磁波,发光即产生电磁波或光辐射,发光物理是发光材料创新设计和应用的理论基础.本文从玻尔假说出发,通过分析真空中和非真空中的孤立原子的能级和各类跃迁阐述发光的基本原理,通过分析非孤立原子激发态的能量传递阐述量子剪裁发光和上转换发光物理机制,通过介绍与发光有关的诺贝尔奖让学生了解该领域的最新进展,实现大学物理教学中从基础到前沿的跨越.     

CdSe/HgSe/CdSe量子点量子阱(QDQW)晶粒的光学性质和电子结构

以CdSe纳米晶体为核,用胶体化学的方法,通过化学替代反应,获得了不同阱层或不同垒层的CdSeHgSeCdSe量子点量子阱(QDQW)晶体.紫外可见光吸收谱研究表明,通过调节QDQW中间HgSe阱层的厚度从0.9nm至0,可以调节QDQW颗粒的带隙从1.8变化至2.1eV,实现QDQW纳米晶体的剪裁.光致荧光(PL)谱研究显示,QDQW形成后,CdSeHgSe纳米颗粒表面态得到钝化,显现出发光强度加强的带边荧光峰.利用有效质量近似模型,对QDQW晶粒内部电子的1s—1s态进行了估算,估算结果总体趋势与实验数据相符 关键词： 量子点量子阱晶体 能带剪裁 加强的带边荧光峰     

闪烁晶体的发光研究进展

概述了近年来闪烁体发光研究的进展,主要介绍用于未来高能物理实验的新型闪烁体发光机理研究,选取我们在研BaF₂,BaF₂:RE,CeF₃以及PbWO₄中的一些新进展。重点谈及三点:(1)在BaF₂的“价带^→芯带”跃迁发光研究基础上进行稀土(Gd³⁺-Eu³⁺)掺杂时观察到的量子剪裁以及对多光子发光的新思考;(2)CeF₃晶体发光的级联能量传递中,Ce³⁺(290nm发射带)与缺陷发光中心(340nm发射带)间能量传递及其传递效率的温度依赖;(3)PbWO₄晶体的发光中心研究中,提出以“WO₄^-2+O_i”绿光中心替代“WO³+F”中心观点的依据。同时也简介了医用闪烁体的最新进展。     

钒酸钇的基质施主合作能量传递导致的镱离子的近红外量子剪裁发光

稀土材料的红外和可见量子剪裁对于寻找更好能量效率的发光材料来说都是一个激动人心的发展。发光效率的最大上限值能从100%提高到200%甚至更高。在第一代晶硅太阳能电池与第二代薄膜太阳能电池之后第三代的聚光太阳能电池已成为目前的重点发展方向。现在,利用稀土材料的近红外量子剪裁发光效应有可能较好的解决太阳光谱与太阳能电池光电响应之间存在的光谱失配的问题,因此有可能较大幅度的提高太阳能电池的发电效率,因而具有重要的意义与价值。研究了钒酸钇晶体基质中Yb3+离子的近红外量子剪裁发光现象,测量了从可见到红外的钒酸钇晶体的发光谱、激发谱与荧光寿命,测量发现钒酸钇晶体基质能带在约322.0nm光激发时能导致有效的从钒酸钇晶体基质到Yb3+离子的二级合作能量传递,进而导致了很强的Yb3+离子的985.5nm2 F5/2→2 F7/2的近红外量子剪裁发光,同时,钒酸钇晶体基质的位于430.0nm的发光强度大幅降低。测量发现:(A)Yb(1.5)∶YVO4晶体的430.0nm的荧光寿命值为τA=3.785μs;(B)YVO4晶体的430.0nm的荧光寿命值为τB=22.72μs;研究计算发现总的理论量子剪裁效率上限值为η1.5%Yb=183.3%。     

LiNbO3和LiTaO3晶体Er3+/Yb3+掺杂水热外延层室温吸收光谱分析

本文引入与浓度和厚度有关的k_NL待定参数, 在J-O理论基础上, 对Er³⁺/Yb³⁺掺杂的LiNbO₃和LiTaO₃单晶衬底上 的多晶水热外延样品进行了基于吸收光谱的拟合计算. LiNbO₃:Ω₂=2.34× 10^-20 cm², Ω₄=0.77× 10^-20 cm², Ω₆=0.31×10^-20 cm², k_NL=4.32× 10^-2 mol·m^-2. LiTaO₃:Ω₂=1.68×10^-20 cm², Ω₄=0.84×10^-20 cm², Ω₆=0.45×10^-20 cm², k_NL=9.17×10^-3 mol· m^-2. 该方法可尝试推广到粉体或胶体等难以直接获得浓度和厚度数据的体系. 经上转换发光测试及光谱参数计分析认为Er³⁺/Yb³⁺离子的掺杂浓度比为1:1的情况下, 样品呈现绿色上转换发光光谱; 可尝试以降低基质声子能量的方法提高⁴I_13/2能级 对²H_11/2和⁴S_3/2能级的量子剪裁效率.     

GdF_3∶Eu~(3+)纳米晶的VUV荧光性质

利用微乳液水热法制备出GdF3∶Eu3+纳米晶及纳米棒。用X射线粉末衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等手段对材料的结构、形态及粒径大小等进行了表征。室温下真空紫外(VUV)光谱及荧光光谱表明GdF3∶Eu3+纳米晶中的Gd3+离子吸收一个光子,并将能量分两步传递给Eu3+,发生了双光子发射。从各跃迁的积分强度和量子效率表达式可以得到材料在160 nm紫外光激发下的量子效率约为170%。     

凝胶-微乳液化学剪裁制备明胶复合Ni-Fe纳米微粒

用凝胶 微乳液化学剪裁技术制备了明胶包裹的复合纳米级铁 镍超细微粒。XRD、TEM、EDS测试表明 :微粒为明胶包裹球形超细微粒。微球的平均粒径为 5 3nm ,单个微粒的粒径为 2 5nm。每个复合微球中约有2 1个铁镍粒子 ,该复合微粒的比饱和磁化强度σs=33 76 (× 10 3 / 4πAm 2 ·g 1) ,矫顽力Hc =13381Am 1,剩磁σr=6 86 (× 10 3 / 4πAm 2 ·g 1) ,具有硬磁体的性质。X 射线衍射和X 射线能谱分析表明有Ni Fe合金相形成。     

用于GaAs太阳能电池的NaYF4中Tb3+-Er3+耦合对的光谱转换

观测到一种以Tb³⁺-Er³⁺进行光谱转换的量子剪裁现象。一个高能紫外光子(Tb³⁺的⁷F₆→⁵L₁)被量子剪裁成两个低能光子:一个是近红外光子(Er³⁺的⁴I_9/2→⁴I_15/2),另一个是蓝色光子(Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₆),它们两个 都可以被GaAs太阳能电池有效地吸收。量子剪裁效率高达188%,接近理论极限的200%。从Tb³⁺(⁵L₁→ ⁵D₄) 到Er³⁺(⁴I_15/2→⁴I_9/2)的能量传递的能量失配是237 cm^-1,比NaYF₄中的声子能400 cm^-1小,能量传递是近共振的。Tb³⁺施主间的能量迁移可以近似地用扩散模型处理, 从Tb³⁺-Er³⁺对之间能量传递的初始过程发现,偶极-偶极相互作用占主导地位。     

多孔管状氧化铝及其负载溴化铝的制备，表征及催化性能

应用棉花为模板,氯化铝为铝源,通过溶胶凝胶法制备了管状γ-氧化铝。通过化学剪裁制备了γ-氧化铝负载的溴化铝催化剂。采用高倍扫描电子显微镜,氮气吸附脱附和X射线衍射分析等技术对其形态,结构以及组成进行表征。实验表明,γ-氧化铝很好地复制棉花的多孔结构,经过化学剪裁,可以得到形态,结构和组分不同的γ-氧化铝负载的溴化铝催化...     

Ce3+和Yb3+共掺杂的Y3Al5O12 可见及量子剪裁近红外发光性质

室温下观察了YAG：Ce和YAG：Ce,Yb材料在可见以及近红外区域的发光特性,并通过对Ce³⁺的5d能级辐射跃迁寿命以及Yb³⁺的²F_5/2能级布居时间和辐射跃迁寿命的比较研究,提出了光诱导的电荷转移态以及电荷转移辐射跃迁的能量传递机制,同时借助于能级图描述了从Ce³⁺到Yb³⁺的量子剪裁近红外发光过程。