LnP_5O_(14)晶体中Tb~(3+)和Eu~(3+)的发光光谱特性

本工作测量了室温下TbP_3O_(14)和EuP_5O_(14)晶体的吸收和发射光谱。根据吸收光谱和Judd-Ofelt理论计算了Tb~(3+)和Eu~(3+)的实验和理论的振子强度。用最小二乘法拟合实验与理论的振子强度得到唯象强度参量Ω_λ。然后计算了Tb~(3+)的~5D_3→~7F_5,~5D_4→~7F_4和~5D_4→~7F_6以及Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2,~5D_0→~7F_4的跃迁几率和寿命。同时用时间分辨光谱测量了不同温度下相应的荧光辐射寿命。计算与实验结果基本相符。理论和实验的结果表明Tb~(3+)的~5D_3态的寿命主要取决于~5D_3→~5D_4和~7F_6→~7F_0两能级对之间的电偶极-电偶极交叉弛豫。     

PrxLa1-xP5O14的发光理论和浓度效应

本文利用Judd-Ofelt理论求得PrP₅O₁₄晶体的振子强度参数Q₂,比较了计算和实验的振子强度,计算了³P₁,³P₀,¹D₂和¹G₄能级的电偶极和磁偶极辐射跃迁几率及¹D₂→¹G₄和³H₄→³F₄能级对间的多极矩耦合的无辐射迁移几率。讨论了¹D₂能级发射强度的浓度效应。并且,给出¹D₂能级发射强度的表达式和强度随着浓度和单位时间内激发光引起的³H₄到¹D₂跃迁的诱导跃迁几率的变化图。 关键词：     

Pr~(3+)离子单掺LiLuF_4单晶的坩埚下降法生长及光谱性能研究（英文）

本文应用坩埚下降法技术在全密封铂金坩埚条件下生长了不同Pr~(3+)离子掺杂浓度的高质量LiLuF_4单晶.测定了单晶体从420 nm至500 nm的激发光谱.在446 nm光激发下,观察到单晶体480 nm(~3P_0→~3H_4)蓝色发射带、522 nm(~3P_1→~3H_5)绿色发射及605nm(~1D_2→~3H_4)的红色发射,其对应的平均寿命分别为38.5、37.3和36.8μs.其荧光寿命明显大于Pr~(3+)掺杂的氧化物单晶.同时研究了激发波长和掺杂浓度对发射强度以及色度坐标的影响.获得最佳的Pr~(3+)浓度为～0.5 mol%,并分析了环境温度从298 K到443 K变化对荧光强度的影响.结果表明随着温度的增加,荧光强度逐步变弱,其中~3p_0→~3H_4(480 nm)能级跃迁受温度影响最大,其次是~3p_1→~3H_5和~1D_2→~3H_4.     

TbxY1-xP5O14晶体的发光理论和浓度效应

本文利用Judd-Ofelt理论求得TbP5O14晶体的振子强度参数Ωλ,计算了5D3、5D4到7FJ能级的电偶极和磁偶极辐射跃迁几率及5D3-5D4和7F6-7F0能级对间的多极矩耦合的迁移几率。讨论了5D3、5D4能级发射强度的浓度效应,并给出了发射强度的表达式和强度随浓度和激发光引起的基态到激发态的跃迁几率的变化图。     

Tm~(3+)/Yb~(3+)∶LaF_3纳米体系中掺杂Yb~(3+)离子对Tm~(3+)离子荧光发射的影响

为研究Yb~(3+)离子浓度变化对Tm~(3+)离子在蓝色波段荧光强度的影响,以NaF和La(NO_3)_3为原料,采用水热法制备了Tm~(3+)和Yb~(3+)共掺的Tm~(3+)/ Yb~(3+)∶LaF_3纳米颗粒.用X射线衍射对LaF_3纳米颗粒进行表征的结果显示,纳米晶体结构呈六方相.透射电镜的观测结果显示,纳米颗粒样品大小均匀、分散性良好.在波长为800 nm的激光激发下,观测到了上转换蓝光发射,其中包括波长为474 nm和479 nm的较强的荧光辐射(相应的跃迁为~1G_4→~3H_6)和波长位于450 nm的强度较弱的荧光发射(相应的跃迁为~1D_2→~3F_4).通过观测不同Yb~(3+)离子浓度条件下共掺Tm~(3+)/Yb~(3+)∶LaF_3样品的荧光光谱,研究了Yb~(3+)离子掺杂浓度对于Tm~(3+)离子的荧光发射的影响,并探讨了产生这种现象的原因.研究结果显示,对于~1G_4→~3H_6跃迁产生的荧光发射(474 nm),当Yb~(3+)离子浓度增大时,反向能量传递速率的增加导致了荧光强度的增大.然而,当Yb~(3+)离子浓度增大到一定程度时,Yb~(3+)离子激发态能级寿命的减少将引发荧光强度的下降.相比较而言,Yb~(3+)离子的浓度的变化对于~1D_2→~3F_4跃迁产生的位于450 nm处荧光强度的影响较弱.     

铒离子浓度对掺Er3+碲酸盐玻璃的Judd-Ofelt理论参数的影响

制备了四种不同铒离子掺杂浓度的碲酸盐玻璃,通过测定吸收光谱计算了吸收谱线的振子强度,根据Judd-Ofelt理论计算了不同浓度下Er3 离子发光光谱的强度参数Ωi(i=2,4,6),计算了自发辐射电偶和磁偶跃迁概率、辐射寿命、荧光分支比等参数,讨论了Er3 离子浓度变化对以上这些参数的影响.测试了Er3 :4I13/2→4I15/2跃迁对应的荧光光谱和Er3 :4I13/2能级荧光寿命.最后应用McCumber理论计算了玻璃中Er3 :4I13/2→415/2跃迁对应的受激发射截面大小.结果表明:振子强度基本上随Er3 离子浓度的增大而增强;随着Er3 离子浓度的增加,自发辐射跃迁概率A基本呈现出递增的趋势,但荧光分支比β却只有很小的变化;Er3 :4I13/2→4I15/2的发射截面随Er3 离子浓度的增大而改变很小,有效线宽都在50 nm左右.     

Er3+掺杂铌磷酸盐玻璃材料的光谱性质

采用熔融猝灭方法制备了掺杂不同浓度Er^3 离子的铌磷酸盐玻璃材料，测量了该材料的吸收光谱、发射光谱和荧光寿命。计算了在该玻璃材料中Er^3 的光学跃迁强度参数，同时计算了部分能级之间光学跃迁的振子强度、跃迁几率以及辐射跃迁寿命。应用两种不同的方法计算了^4I13／2→^4I15／2受激发射截面，结果证明存在的自吸收很小。荧光寿命随浓度的变化关系表明，^4I13／2能级的能量传递是电偶极类型的，同时证明在低浓度下该能级的量子效率接近100％。所有这些研究结果表明，该材料可能成为新的集成光学器件材料的候选者。     

BrV离子4p^3—4s4P^2跃迁的能级和振子强度

利用组态相互作用理论和参数外推方法,计算了BrV离子4p~3 4s4p~2跃迁的能级、谱线波长和电偶极跃迁的振子强度。4s4p组态的能级计算值与已有数据很符合,4p~3组态的能级以及4p~3-4s4p~2跃迁的谱线波长和振子强度纯属预言值。     

SrAl12O19:Pr3+中4f2→4f2电偶极跃迁强度参量化

对SrAl12O19:Pr3+中4f2→4f2电偶极跃迁强度的参量化进行了研究.考虑明确的4f5d组态成分与4f2跃迁能级混杂对4f2组态内跃迁的影响.引入新的强度参数Tkq,参数值由3P0能级的相关实验数据拟合.利用拟合的参数T33和T53计算1S0向下各能级发射的跃迁强度,计算值与实验及Judd-Ofelt理论的结果进行了比较.     

用Judd-Ofelt理论计算YAG:Er~(3 )晶体中Er~(3 )的光谱参数

本工作根据Jndd-Ofelt理论,利用28个吸收光谱支项,19组方程计算了实验与理论振子强度,均方根偏差仅为1.9×10~(-7).用最小二乘法拟合实验与理论振子强度所得到的三个Ω_λ唯像强度参数为:Ω_2-0.19×10~(20)cm~2;Ω_4=1.68×10~(-20)cm~2;Ω_6=0.62×10~(-2)cm~2.然后,计算了自发辐射电偶和磁偶跃迁几率,辐射寿命,荧光分支比与各激发态的辐射电偶和磁偶振子强度.并示出了0.3～0.2μm波段内的荧光光谱.     

基于NaYF4的近红外激发上转换发光材料的发光特性

将Yb~(3+)作为协助发光的敏化剂,Tb~(3+)和Tm~(3+)作为发光中心的激活剂分别加入到基质氟化钇钠中,通过水热合成法分别制成不同掺杂浓度的NaYF_4:Yb~(3+)/Tb~(3+)和NaYF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)双掺杂氟化物纳米发光材料,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射以及荧光光谱等手段分别对NaYF_4:Yb~(3+)/Tb~(3+)和NaYF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)双掺杂氟化物材料纳米颗粒的形貌及其发光特性进行了研究.实验结果表明:系列样品的X射线衍射图谱衍射峰与标准卡片吻合得很好,实验浓度范围内Yb~(3+)/Tb~(3+)和Yb~(3+)/Tm~(3+)共掺没有改变NaYF_4的晶体结构.实验得到了该材料在980 nm激光激发下的上转换发光光谱并分析了该材料的上转换发光机理,NaYF_4:Yb~(3+)/Tb~(3+)在980 nm激光激发的情况下出现的蓝光,绿光以及红光,分别对应于~5D_4→~7F_6、~5D_4→~7F_5、~5D_4→~7F_1的辐射跃迁;NaYF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)在980 nm光源激发下出现强的480 nm的蓝光,对应的是~1G_4→~3H_6的电子跃迁能级带,在660 nm强的红光发射谱带,对应的是~1G_4→~3F_4能级跃迁辐射光.     

硅酸锶中Pr~(3+)的4f5d态的光谱特性及Pr~(3+)→Gd~(3+)的能量传递

本文研究了室温下Pr3 + 在Sr2 SiO4 中的发射光谱和激发光谱 ,在激发光谱中 ,最低激发峰位置低于1S0能级位置 ,属于 5d态的吸收。发射光谱主要由 5d→ 4f的跃迁构成 ,未观测到Pr3 + 的3 P0 和1D2 的辐射跃迁。Pr3 + 的掺杂浓度在 0 0 1mol左右时 ,其发射强度接近最大。在Sr2 SiO4 ∶Pr3 + ,Gd3 + 体系中 ,Pr3 + 的 5d→3 H4 的跃迁与Gd3 + 的8S7/ 2 →6I能级的吸收跃迁相匹配 ,因此发生了Pr3 + →Gd3 的高效无辐射能量传递。固定Pr3 +的浓度时 ,随着体系中Gd3 + 离子浓度的增加 ,Gd3 + 的发射强度也随之增强 ,同时 ,Pr3 + 的发射强度则逐渐下降。     

Nd~(3+)/Yb~(3+)掺杂YNbO_4粉末上转换发光特性

采用高温固相法,以50Nb_2O_5-40Y2O_3-2Nd2O_3-8Yb_2O_3的量比在1 300℃下制备Nd~(3+)/Yb~(3+)掺杂YNbO_4粉末样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品光谱特性。由吸收谱中各吸收峰面积计算得到谱线强度参数Ωλ(λ=2,4,6),进而得出理论振子强度及实验振子强度,二者均方根偏差δ_(rms)=1.618×10-7。计算了Nd~(3+)能级4F3/2→4IJ'(J'=15/2,13/2,11/2,9/2)跃迁几率、跃迁分支比和能级寿命。4F3/2→4I11/2跃迁分支比最高(56.91%),对应波长1 062 nm。且亚稳态4F3/2能级寿命较长,为1.435 2 ms,适合作为上转换中间能级。在980 nm半导体激光器激发下,观测到波长为487,541,662 nm上转换发光,分别对应于Nd~(3+)的2G9/2→4I9/2、4G7/2→4I9/2和4G7/2→4I13/2辐射跃迁。通过样品上转换发射功率与激光器工作电流进行的曲线拟合,得到吸收光子数目依次为2.06,1.99,2.15,确定3个发射峰均对应于双光子吸收。     

高剥离类镁等电子序列的磁偶极MI和电四极E2光谱跃迁理论研究

利用全相对论性多组态Dirac-Fock广义平均能级方法,系统地计算了类镁离子3s3p 磁偶极M1 3 P2-3P1 和电四极E2 3 P2-3P0(Z=20～103)光谱跃迁的能级间隔、跃迁几率和振子强度.计算中考虑了原子核的有限体积效应,进行了高阶Breit修正和QED修正,所得到的能级间隔和最近的实验数据及理论计算值进行了比较.计算结果表明高原子序数的高荷电离子的磁偶极矩M1和电四极矩E2跃迁几率和中性原子的电偶极E1的相当,在ICF和MCF高温激光等离子体中,磁偶极矩M1和电四极矩E2跃迁过程不容被忽视.     

Tm:YVO4晶体的光谱参数计算

由测量的Tm :YVO4晶体的吸收光谱 ,考虑到单轴晶体在各个方向上的吸收不同和折射率随波长的变化 ,根据Judd Ofelt理论计算了Tm3 +在YVO4中的强度参数、各个能级的振子强度、自发辐射几率、荧光分支比、积分发射截面等参数。强度参数为Ω2 =1 9416× 10 - 2 0 (cm2 ) ,Ω4=0 15 6 8× 10 - 2 0 (cm2 ) ,Ω6=0 396 3× 10 - 2 0 (cm2 )。计算结果表明 ,1 D2 → 3 F4的跃迁几率远大于1 D2 向其他各个能级的跃迁几率     

类锂离子(Z=11～20)32D-n2F偶极跃迁的振子强度

利用全实加关联方法得到的波函数计算类锂离子(Z=11～20)1s23d-1s2nf(4≤n≤9)的偶极跃迁振子强度,三种规范下的计算结果符合的很好.将分立态的振子强度结果与单通道量子亏损理论相结合,计算在电离阈附近(|E|≤I/2)分立态间的束缚态-束缚态跃迁振子强度与束缚态-连续态跃迁的振子强度密度,实现了具有较大核电荷数的类锂离子量子跃迁特性的全能域理论预言.     

类硼等电子序列磁偶极M1 1s^22s^22p^2P_(3/2)—~2P_(1/2)能级间隔和光谱跃迁

采用相对论量子力学GRASP2程序,扩展平均能级EAL模型,有限核模型,考虑Breit和QED的高阶微扰修正,系统地研究了类硼等电子序列磁偶极M11s22s22p2P3/2—2P1/2(Z=10～100)光谱跃迁的精细能级结构间隔,跃迁概率和振子强度,所得结果和最近的实验数据及理论计算值进行了比较。计算结果表明:在ICF高温高密度激光等离子体中磁偶极矩M1跃迁几率过程不容被忽视。     

BCEIA论文摘要(光谱)(续)

当用相应于Yb~(3+)吸收线波长(λ=9800(?))的红外激光去激发YbF_3(含0.2ppm的Tm~(3+)杂质)时,也可以观察λ=4780(?)与λ=6450 (?)的上转换荧光。它们可分别归属为Tm~(3+)离子~1G_4→~3H_6与~1G_4→~3H_4的跃迁。这是到目前为止所发现的最灵敏的上转换荧光。这可以成为一种检测痕量稀土杂质的方法。     

Rh ⅩⅢ—Cd ⅩⅥ离子4s~24p~3—4s4p~4能级与跃迁的理论计算

用HFR (Hartree-Fock with relativistic corrections)方法对Rb Ⅴ—Cd ⅩⅥ离子4s~24p~3和4s4p~4组态能级结构做了全面系统的理论计算研究.通过分析能级结构参数的HFR理论计算值与基于实验能级拟合得到的计算值之比值随着原子序数Z_c变化的规律,运用广义拟合外推方法预言了这些离子能级结构参数.由此进一步计算了Rh ⅩⅢ,Pd ⅩⅣ, Ag ⅩⅤ和Cd ⅩⅥ离子4s~24p~3 (~4S_(3/2),~2P_(1/2,3/2),~2D_(3/2,5/2))和4s4p~4 (~4P_(1/2,3/2,5/2),~2P_(1/2,3/2),~2D_(3/2,5/2),~2_(S_(1/2)))组态能级以及电偶极跃迁波长与振子强度.研究表明,对于4s~24p~3组态,单组态近似可以得到较满意的结果;而对于4s4p~4组态,只有在考虑了4s~24p~24d的组态相互作用效应时,计算结果的准确性才能明显得到提高.同时,本文还运用全相对论grasp2K-DEV程序包计算了Rh ⅩⅢ—Cd ⅩⅥ离子组态能级.对于Rh ⅩⅢ离子4s~24p~3 (~2P_(1/2)), Pd ⅩⅣ离子4S~24p~3(~4S_(3/2),~2P_(1/2,3/2),~2D_(3/2,5/2))和4s4p~4(~2P_(1/2,3/2),~2D_(3/2,5/2,)~2S_(1/2)),能级均无实验值;对于Ag ⅩⅤ和Cd ⅩⅥ离子,截至目前还没实验能级数据,没有实验能级值的所有数据均仅来自本文的计算数值.本文计算结果与已有实验值吻合得很好.     

白光LEDs用颜色可调型荧光粉Ca9Al(PO4)7:Tb3+,Sm3+的发光及能量传递

采用高温固相法制备了一系列Tb~(3+)、Sm~(3+)和Tb~(3+)/Sm~(3+)掺杂的Ca_9Al(PO_4)_7荧光粉。采用X射线衍射技术、光谱及荧光寿命等手段表征了材料的性能。以Tb~(3+)的380 nm激发峰作为激发源时,发现Ca_9Al-(PO_4)_7∶Tb~(3+),Sm~(3+)的发射光谱中既包含Tb~(3+)的~5D_4-~7F_(6-3)跃迁发射,又含有Sm~(3+)的~4G_(5/2)-~6H_(5/2-9/2)跃迁发射。当增加Sm~(3+)的掺杂量时,基于Tb~(3+)-Sm~(3+)间的能量传递,有效地增加了Ca_9Al(PO_4)_7∶Tb~(3+),Sm~(3+)的发射强度,能量传递的机理是电偶极-电偶极相互作用。另外,Ca_9Al(PO_4)_7∶Tb~(3+),Sm~(3+)的量子效率可以达到50.6%。上述结果表明,Ca_9Al(PO_4)_7∶Tb~(3+),Sm~(3+)材料在紫外-近紫外白光LEDs领域具有一定的潜在应用价值。