稀土元素Sc、Tm掺杂GaSb的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法研究了本征GaSb以及稀土元素Sc、Tm掺杂后的GaSb的电子结构和光学性质.计算结果表明：Sc、Tm掺杂后GaSb仍为直接带隙的P型半导体. Sc掺杂后GaSb在导带中诱导了浅能级缺陷态,带隙变窄. Tm掺杂后GaSb在导带中诱导了深能级缺陷态,带隙变宽. Sc、Tm掺杂后使能量损失减小并且均增强了GaSb对中红外波段光子的吸收,其中Sc掺杂效果更佳,在4.3μm(0.28 eV)处存在吸收峰,峰值为1.7×10~5 cm^-1,且直到波长为6.8μm(0.18 eV)时,光吸收系数仍能达到1×10~5 cm^-1.计算结果为拓展GaSb基半导体材料在红外探测器、红外半导体激光器等领域的应用提供理论参考.     

O同位素的相对论平均场计算中对能隙参数的研究

在相对论平均场理论框架下, 研究了各种对能隙参数对O同位素偶偶核的适用性. 通过对原子核结合能和四极形变的系统计算表明, 在O同位素区域, 对能隙参数Λ_n和Λ_p均可取为0.5, 这样既简化了计算, 又可得到比较满意的结果.     

Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺激光晶体的本征光学双稳特性分析与参数优化

理论研究了650nm激光雪崩抽运Tm3+/Yb3+共掺激光晶体的本征光学双稳态.基于系统的非线性耦合速率方程理论,数值分析了Tm3+/Yb3+离子能级布居数的本征光学双稳性、系统参数对光学双稳态的影响和双稳迟滞回线的动态变化.数值结果给出了光子雪崩机制下Tm3+/Yb3+共掺激光晶体的可见与红外光谱发光的本征光学双稳态;指出了通过优化Tm3+/Yb3+离子浓度比,选取低声子能晶体基质和采用晶体冷却技术,以及调谐抽运光与Tm3+离子激发态跃迁能隙满足共振频率匹配,可以有效地增强本征光学双稳效应;通过微调谐抽运光波长和控制抽运光强变化速率,可以实现动态调控的本征光学双稳态.     

镧系元素掺杂TiO_2的电子和光学特性的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理局部密度近似法,结合Hubbard U校正(LDA+U),研究了镧系元素掺杂的锐钛矿型TiO_2的取代能、热力学电荷跃迁能级和光学性质.除La之外的所有镧系元素,在掺杂时向主带隙中引入杂质态.所得取代能表明了镧系元素掺杂TiO_2的可行性.同时预测了最佳掺杂比例约为3%,由Ce、Nd、Sm、Gd或Tm掺杂引入的掺杂能级具有负U特性.另外,所得热力学跃迁能级预测了Lu在主带隙内不发生电荷跃迁.算出的光吸收系数表明镧系元素掺杂可使TiO_2具有可见光吸收性能.     

双层耦合模型的BCS—Van Hove超导电性研究

本文基于ＢＣＳ－ＶａｎＨｏｖｅ机制，考虑双层耦合模型，由此给出Ｔｃ、零温双能隙、同位素指数ａ的计算式，并进行了数值计算；结果表明双层模型的ＶａｎＨｏｖｅ机制，引入了层间配对及跃迁不但可以导致高Ｔｃ，而且可以解释同位素指数ａ的反常，同时零温双能隙也有较大提高．     

镧系元素掺杂TiO_2的电子和光学特性的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理局部密度近似法,结合Hubbard U校正(LDA+U),研究了镧系元素掺杂的锐钛矿型TiO_2的取代能、热力学电荷跃迁能级和光学性质.除La之外的所有镧系元素,在掺杂时向主带隙中引入杂质态.所得取代能表明了镧系元素掺杂TiO_2的可行性.同时预测了最佳掺杂比例约为3%,由Ce、Nd、Sm、Gd或Tm掺杂引入的掺杂能级具有负U特性.另外,所得热力学跃迁能级预测了Lu在主带隙内不发生电荷跃迁.算出的光吸收系数表明镧系元素掺杂可使TiO_2具有可见光吸收性能.     

镧系元素掺杂TiO_2的电子和光学特性的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理局部密度近似法,结合Hubbard U校正(LDA+U),研究了镧系元素掺杂的锐钛矿型TiO_2的取代能、热力学电荷跃迁能级和光学性质.除La之外的所有镧系元素,在掺杂时向主带隙中引入杂质态.所得取代能表明了镧系元素掺杂TiO_2的可行性.同时预测了最佳掺杂比例约为3%,由Ce、Nd、Sm、Gd或Tm掺杂引入的掺杂能级具有负U特性.另外,所得热力学跃迁能级预测了Lu在主带隙内不发生电荷跃迁.算出的光吸收系数表明镧系元素掺杂可使TiO_2具有可见光吸收性能.     

Mg,Si和S同位素链的壳反常

采用考虑轴向形变的相对论平均场理论,以双中子、双质子分离能隙δ_2n/δ_2p作为壳封闭的特征,分析了Mg,Si和S同位素链的壳封闭和壳反常,发现Mg同位素链在N=12,16处,Si同位素链在N=14,S同位素链在N?=16处出现明显的壳封闭结构,Si同位素链在N=28处壳层结构并没有消失.Mg,Si和S同位素链在N=20处壳效应并不太明显.     

奇A Tm同位素链及[411 1/2]带退耦参数性质的研究

用准粒子组态相关的宏观一微观推转模型计算了奇A核^157一173Tm同位素链的基态、低激发态形变以及这些核的[411 1/2]奇质子带的退耦参数,并与实验结果进行了比较,着重分析了γ形变对奇ATm同位素链的退耦参数的影响,进而指出¹⁵⁷Tm的退耦参数异常可能是由于带相互作用引起的,讨论了退耦参数对Nilsson参数和形变参数的敏感程度.     

Tm3+/Dy3+共掺硫卤玻璃中红外发光和能量传递研究

用熔融急冷法制备了系列Tm3+/Dy3+共掺0.9(Ge25Ga5S70)-0.1CsI硫卤玻璃,测试了样品的吸收光谱以及800 nm激光泵浦下中红外荧光光谱特性.结果表明:Tm3+离子的引入能够有效提高Dy3+离子2.9 μm中红外荧光强度.当Tm3+离子掺杂浓度固定,随着Dy3+离子掺杂浓度的增加,Tm3+:3F4→3H6跃迁产生的1.8 μm荧光强度和荧光寿命明显单调下降,Tm3+:3F4→Dy3+:6H11/2能量传递为Tm3+/Dy3+之间能量转移的主要途径.由于Tm3+:1.8μm荧光发射光谱与Dy3+:6H15/2→6H11/2的吸收光谱之间存在较大的重叠区,Tm3+/Dy3+之间有效的能量传递主要来源于Tm3+:3F4能级向Dy3+:6H11/2能级的共振能量传递.     

硼玻璃中Dy3+及Sm3+的辐射跃迁几率和无辐射跃迁几率

硼玻璃中掺杂Nd3+,Er3+,Tm3+等小能隙的稀土离子,由于硼玻璃声子能量大,多声子无辐射几率大,影响其发光效率。但由于硼玻璃熔点低,加工容易,对于民用上常用的Sm3+,Dy3+,Eu3+,Tb3+等大能隙物质,多声子无辐射跃迁不是主要因素的情况下,发光效率将如何是本文要研究的问题。另外,辐射跃迁性质的研究对于能量传递机理的研究也是很有意义的。     

卤化铅调整Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃上转换发光研究

研究了卤化铅调整Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的热稳定性能、Raman光谱和上转换发光光谱,分析了Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光机理.结果发现:混合卤化铅调整Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃具有好的热稳定性能、低的声子能量、强的上转换蓝光.这表明混合卤化铅调整Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃是一种上转换蓝光激光器的潜在基质材料.     

关于原子核奇偶质量差和能隙的研究

系统分析了奇偶核质量差公式的适用性及与能隙参数的关系. 计算了核素Sn和Pb附近10个同位素链的中子奇偶质量差Δ(3)n, 发现壳效应、核子对相互作用、核的形变都会明显影响Δ(3)n的数值, 并在此基础上, 给出了一个修正的奇偶核质量差公式.     

相对论平均场理论框架下对能的系统研究

在相对论平均场模型的框架内,沿原子核的稳定线,以每隔4个质子或中子提取样本的方法,计算了核谱图上数十个原子核的对能,特别是研究了氧同位素偶-偶核的对能随核子数的变化规律,发现在固定能隙Δ的条件下,对能的大小和核的壳结构有关,由此提出了一种检验闭壳效应的简便方法,进而发现中子数N=6不仅在轻核的丰中子区是一个新幻数,而且在丰质子区也是一个可能的新幻数. 关键词： 相对论平均场模型 对能 能隙 幻数     

LaOBr:Er3+,Tm3+红外跃迁的研究

对在基质LaOBr中分别加入Er3+和Tm3+稀土离子时的红外光谱强度随Er3+和Tm3+离子浓度的变化规律进行了研究.通过对在基质LaOBr中同时加入Er3+和Tm3+稀土离子对它们的发光强度随着浓度的变化呈现不同规律的研究,证实了发生于Er3+和Tm3+稀土离子之间的能量转移是影响Er3+和Tm3+红外发光的重要因素.并且,这种能量转移过程是以共振传递的方式进行的.另外,通过对Er3+的4S3/2能级寿命的测量,给出这种能量转移的直接证据.     

155Tm核的能级结构

通过重离子熔合蒸发反应¹⁴²Nd(¹⁹F, 6n)¹⁵⁵Tm来布居¹⁵⁵Tm核的高自旋态. 发现了一些新的γ跃迁, 经过γ-γ符合分析, 建立了新的能级纲图. 利用系统学比较对新建立的¹⁵⁵Tm能级进行了讨论.     

Tm~(3+)掺杂锗碲酸盐玻璃的近2μm光谱性质

用高温熔融法制备了Tm2O3掺杂浓度为0.25,0.5,0.75,1,1.25,1.5 mol%的40 Ge O2-35Te O2-15Pb O-5Al2O3-2.5Ca O-2.5Sr O锗碲酸盐玻璃.热学性质测试表明该玻璃的转变温度为446℃,没有析晶峰.玻璃的最大声子能量约为750 cm-1.利用Judd-Ofelt理论计算了Tm3+的Judd-Ofelt参数Ωt(t=2,4,6)、不同浓度下Tm3+离子各激发态能级的自发辐射概率、荧光分支比以及辐射寿命等参数.采用808 nm波长抽运源测试了Tm3+离子的荧光光谱.发现掺杂浓度为1 mol%时约1.8μm处的荧光强度最强.根据Mc Cumber理论计算了3F4→3H6的发射截面,其峰值发射截面为6.5×10-21cm2.根据速率方程计算了玻璃中OH引起的Tm3+的3F4能级的无辐射弛豫速率,随着Tm3+浓度增加,OH对3F4能级的猝灭速率增加.这种玻璃有望研制成一种新型的约2μm的激光玻璃材料.     

Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的近红外发光及能量传递机理

采用高温熔融法制备了组分为TeO2-ZnO-Na2O的Tm3+离子单掺和Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品的强度参量Ωt(t=2,4,6),自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等光谱参量,测量得到了不同Yb3+离子掺杂浓度下玻璃样品的Tm3+离子上转换发光谱.结果显示,在980nm泵浦光激励下玻璃样品发射出强烈的近红外上转换荧光.对Tm3+离子上转换发光分析表明,强烈的Tm3+离子近红外上转换发光主要来自于Yb3+/Yb3+离子间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb3+/Tm3+离子间的非共振能量传递过程,并进一步计算得到了声子贡献比和能量传递系数.最后,计算分析了Tm3+∶3 F4→3 H6能级间跃迁的1.8μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数.研究表明,Yb3+/Tm3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为近红外波段固体激光器的潜在增益基质.     

Tm3+/Yb3+共掺氟氧硅铝酸盐玻璃陶瓷蓝色上转换发光研究

按摩尔百分比制备了组分为30S102.(20-x-y)Al2O3-4OPbF2-1OCdF2-xTm2O3-yYb2O3的两组Tm3 ,Yb3 共掺杂氟氧硅铝酸盐上转换蓝色发光玻璃陶瓷材料,测量了其在980nm激光激发下的上转换发光光谱,分析了此材料中Tm3 /YI)3 发光体系的上转换发光机理,并系统地研究了Tm3 离子和Yb3 离子的浓度对该材料上转换发光性能的影响.研究表明:由于Tm3 离子之间存在着交叉弛豫作用使得蓝光(477nm)发光强度随Tm3 离子浓度增加而减弱,实验获得的最佳掺杂浓度为x=0.025(mol%);另外,在Tm3 /Yb3 上转换发光体系中,Yb3 离子合作上转换能量传递过程和三光子过程是共同存在的,随着yb3 离子浓度的增加,Tm3 离子3H4能级到Yb3 离子2F5/2能级的反向能量传递增强使3H4能级上粒子布居数不断减少,三光子过程作用减弱;但是Yb3 离子合作上转换能量传递过程则发挥越来越大的作用,使上转换蓝光强度总体上不断增加.     

Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃上转换发光研究

研究了Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光光谱,分析了TmO3量对Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃上转换发光的影响机理.结果表明:在Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光中,Tm3+存在较强的浓度猝灭效应.随Tm2O3含量增加,Tm3+的上转换蓝光和红光强度先增加,后降低,在0.1 mol% Tm2O3达到最大.该结果有助于进一步提高Tm3+的上转换发光效率.