Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂镓硼锗硅酸盐玻璃发光性能

采用高温熔融法分别制备了高含量Tb~(3+)单掺和Dy~(3+)/Tb~(3+)共掺的镓硼锗硅酸盐(GBSG)发光玻璃,并分析了其光谱性能。根据Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂的镓硼锗硅酸盐(GBSG)玻璃的激发和发射光谱、荧光寿命衰减曲线等特性,探讨了Dy~(3+)与Tb~(3+)之间的能量传递关系。结果表明:玻璃的发光强度和荧光寿命随着Tb~(3+)、Dy~(3+)含量的增加而减少。与相同摩尔浓度的单掺玻璃相比,共掺玻璃发光强度的衰减速率先减慢而后加快。Tb~(3+)、Dy~(3+)离子之间的能量传递方式为无辐射共振能量传递和~4F_(9/2)+~7F_6→~6H_(15/2)+~5D_4交叉弛豫效应。     

三价稀土离子在晶体中的发光及其电子顺磁共振和电子-核双共振光谱的光学探测

我们研究了Nd~(3 )离子的荧光,实验条件如下:在有磁场Ho的情况下,同时用微波(v_M=24.10 GHz)和氩激光(19429.69cm~(-1))激发～2.0°K的LaCl_3单晶,其中少量的La~(3 )离子用Nd~( 3)离子取代。当|(?)o|和v_M的值使Nd~(3 )在它的基态~4I_(9/2)、u=5/2或光激发态~4I_(15/2),W_1,μ=1/2或~4I_(13/2),X_1,μ=1/2时有磁共振,可观察到~4G_(7/2),E_1,μ=3/2→~4I_(11/2)荧光的加强。当磁场频率与~(143)Nd核     

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.     

铜原子单激发态3d~(10)4p~2P_(1/2)的光电离（英文）

铜原子能级结构的理论计算具有非常大的挑战性。本文基于多组态Dirac-Hartree-Fock(MCDHF)方法和相对论组态相互作用(RCI)方法,通过三个大规模的关联模型计算了单激发态3d~(10)4p~2P_(1/2)、双激发态3d~94s(~3D)5s~4D_(3/2,1/2), 3d~94s(~3D)5s~2D_(3/2), 3d~94s(~1D)5s~2D_(3/2)以及离子态3d~(10)~1S0能级和波函数。结果表明,铜原子能级结构对有限组态空间的选择极其敏感,双激发态3d~94s(~3D)5s~4D_(3/2,1/2), 3d~94s(~3D)5s~2D_(3/2), 3d~94s(~1D)5s~2D_(3/2)和离子态3d~(10)~1S0与单激发态之间的能量差相对于已有实验结果均存在大约-0.4 e V的偏差,而计算得到的共振电子能量与实验结果符合得较好。此外,根据辐射跃迁矩阵元和非辐射跃迁矩阵元计算了双激发态的Fano参数q,并基于Fano理论得到了铜单激发态3d~(10)4p~2P_(1/2)的总光电离截面,该理论考虑了直接光电离与光激发自电离之间的干涉效应,即共振3d~94s(~3D)5s~4D_(3/2,1/2)、3d~94s(~3D)5s~2D_(3/2)和3d~94s(~1D)5s~2D_(3/2)具有明显的非对称的Fano轮廓,表明光电离过程与光激发自电离过程之间的干涉对双激发态共振附近的光电离截面轮廓有着极其重要的影响。     

氟氧化物玻璃陶瓷中铒激活中心的双光子三光子与四光子近红外量子剪裁发光（英文）

研究了掺铒的氟氧化物玻璃陶瓷的双光子、三光子与四光子近红外量子剪裁发光。我们测量了掺铒的氟氧化物玻璃陶瓷的X射线衍射谱、吸收谱、从可见到近红外的发光光谱与激发光谱。当Er3+浓度从0.5%增加到2.0%,发现铒离子的~4I_(15/2)→~2G_(7/2),~4I_(15/2)→~4G_(9/2),~4I_(15/2)→~4G_(11/2),~4I_(15/2)→~2H_(9/2),~4I_(15/2)→(~4F_(3/2),~4F_(5/2)),~4I_(15/2)→~4F_(7/2),~4I_(15/2)→2 H11/2,~4I_(15/2)→~4 S_(3/2) ,~4I_(15/2)→~4F_(9/2),与~4I_(15/2)→~4I_(9/2)红外激发谱峰的强度增加了大约5.64,4.26,2.77,7.31,6.76,4.75,2.40,11.14,2.88,和4.61倍,同时,铒离子的~4I_(15/2)→~2G_(7/2),~4I_(15/2)→4 G9/2,~4I_(15/2)→4 G11/2,~4I_(15/2)→2 H9/2,~4I_(15/2)→(~4F_(3/2),~4F_(5/2)),与~4I_(15/2)→~4F_(7/2)的可见激发谱峰的强度减小了1.36,1.93,3.43,1.01,2.24和2.28倍。也就是说我们发现红外发光与激发的强度都增强了2~11倍,与此相伴的可见的发光与激发强度都减小了一到三倍。而且,1 543.0与550.0nm发光的激发谱不仅在峰值波长而且也在波峰形状上非常相近。上述实验结果证实了所看到的现象为多光子近红外量子剪裁发光现象。为了更好的分析量子剪裁的过程与机理,还测量了主要的可见与红外发光强度随激发强度的改变;发现所有可见和红外发光强度都基本上是随激发强度成线性变化关系;其中,可见的发光强度随激发强度的改变呈略大于线形一次幂的变化关系,它是由于小的激发态吸收造成的;而1 543.0nm红外发光强度随激发强度的变化呈略小于线形一次幂的变化关系,它即是量子剪裁发光的特征现象。还发现~4I_(9/2)能级的双光子量子剪裁主要由{~4I_(9/2)→4 I_(13/2),~4I_(15/2)→~4I_(13/2)}ET~(r31)-ET~(a01)交叉能量传递所导致;~4 S_(3/2) 能级的三光子量子剪裁主要由{~4 S_(3/2) →~4I_(9/2),~4I_(15/2)→~4I_(13/2)}ETr53-ETa01和{~4I_(9/2)→~4I_(13/2),~4I_(15/2)→~4I_(13/2)}ET~(r31)-ET~(a01)交叉能量传递所导致;~2H_(9/2)能级的四光子量子剪裁主要由{2 H9/2→~4I_(13/2),~4I_(15/2)→~4 S_(3/2) }ETr91-ETa05,{~4 S_(3/2) →~4I_(9/2),~4I_(15/2)→~4 I_(13/2)}ET~(r53)-ET~(a01)和{~4I_(9/2)→~4I_(13/2),~4I_(15/2)→~4I_(13/2)}ET~(r31)-ET~(a01)交叉能量传递所导致。上述研究结果对目前的全球热点新一代量子剪裁太阳能电池很有价值。     

用于自然原子共振的应力量子调控自组装量子点 单光子源

针对量子存储应用中自组装量子点发射的光子与自然原子系综波长匹配难的问题,通过金-金热压键合技术将含有量子点的纳米薄膜与压电陶瓷进行集成,制作了应力调控的能量可调量子点单光子源,实验上分别实现了对可见光波段镓砷/铝镓砷量子点和近红外波段铟镓砷/镓砷量子点单光子量子比特在9.1meV和4.2meV范围内的宽谱调控.不仅如此,应用应力量子调控技术成功将镓砷/铝镓砷量子点的发光波长调节至铷-87自然原子的D2能级跃迁波长(780nm),以及将铟镓砷/镓砷量子点的发光波长调节至钒酸钇晶体中掺杂的钕离子的4I9/2→4 F3/2跃迁吸收峰共振(879.7nm).该结果为实现基于半导体量子点和自然原子系综的量子存储器提供了一种强有力的调控技术.     

激光二极管抽运下铥/镱共掺碲镓酸盐玻璃光谱特性研究

研究了808 nm和977 nm激光二极管抽运下铥/镱共掺TeO₂-Ga₂O₃-R₂O(R=Li，Na，K)玻璃光谱特性.利用Judd-Ofelt 理论计算了Tm³⁺离子在碲镓酸盐玻璃中自发辐射跃迁概率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数.在977 nm激光二极管抽运下，观测到Tm³⁺/Yb³⁺共掺碲镓酸盐玻璃很强的476 nm上转换蓝光(¹G₄→³H₆)和较弱的650 nm上转换红光(¹G₄→³H₄和³F_2，3→³H₆).分析表明476 nm蓝光发射为三光子吸收过程，650 nm红光发射为双光子和三光子混合吸收过程；而在808 nm激光二极管抽运下，玻璃上转换蓝色荧光为双光子吸收过程.实验发现，随着碱金属离子半径的增大，977 nm激光二极管抽运下蓝光上转换发光强度增强，而用808 nm激光二极管抽运蓝光上转换发光无明显的变化. 关键词： 碲镓酸盐玻璃 铥镱共掺 Judd-Ofelt 理论 上转换     

在宇宙空间实验室生长晶体及晶体中的生长条纹

一、在宇宙空间实验室生长硅 和锑化镓晶体 在1983年12月发射的宇宙飞船空间实验室1号中,用区熔方法生长了元素半导体硅(实验序号ES-321)[1-3]和Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体锑化镓(实验序号ES-323)[4]. 此次晶体生长实验的目的在于: (1)研究在失重的情况下,以区熔方法生长硅或锑化镓晶体的可能性和生长技术上的新问题; (2)研究在失重的情况下,掺杂剂在晶体中的分布,期望得到掺杂剂均匀分布的晶体. 硅晶体和锑化镓晶体都是用熔区移动的方法在镜式加热装置中进行的.安装在空间实验室中的晶体生长设备和镜式加热炉分别如图1和图2所示. 两只作为加热…     

icMRCI+Q理论研究BF~+离子电子态的光谱性质和预解离机理

采用考虑Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(icMRCI+Q)方法,结合相关一致基组aug-ccpV5Z和aug-cc-pV6Z,计算了BF+离子前两个离解极限B~+(~1S_g)+(~2P_u)和B+(~3P_u)+F(~2P_u)对应的14个Λ-S态(X~2Σ~+,1~2Π,2~2Π,2~2Σ~+,1~4Σ~+,1~4△,1~4Σ~-,1~2△,1~2Σ~-,3~2Σ~+,1~4Π,2~4Π,2~4Σ~+和3~2Π)和30个Ω态的势能曲线.在势能曲线的计算中,考虑了旋轨耦合效应、核价相关和标量相对论修正以及将参考能和相关能分别外推至完全基组极限.基于得到的势能曲线,获得了束缚和准束缚的12个A-S态和28个Ω态的光谱常数,并且X~2Σ~+态的光谱常数与已有的实验结果符合.此外,计算了BF分子X~1Σ~+态到BF+离子X~2Σ~+,1~2Π和2~2Σ~+态的垂直电离势和绝热电离势,并且BF~+(X~2Σ~+)←BF(X~1Σ~+)的垂直电离势和绝热电离势与相应的实验结果非常符合.由X~2Σ~+,2~2Π,1~4Σ~+,3~2Σ~+和3~2Π态和其他的激发A-S态势能曲线的交叉现象,借助于计算的旋轨耦合矩阵元,首次分析了X~2Σ~+和3~2Π态的预解离机理以及2~2Π(v′≥9),1~4Σ~+(v′≥4)和3~2Σ~+(v′≥4)的振动能级受到其他电子态的微扰.计算了30个Ω态离解极限处的相对能量,并且与实验结果十分符合.最后计算了2~2Π(v′=0—9)—X~2Σ~+,2~2Σ~+(v′=0—2)—X~2Σ~+,(3)1/2—(1)1/2~(势阱一)和(2)3/2(v′=0—9)—(1)1/2~(势阱一)跃迁的Franck-Condon因子、爱因斯坦自发辐射系数和辐射寿命.     

Er:Yb共掺杂SiO2基氟氧化物玻璃的上转换发光

制备了Er~(3 ):Yb~(3 )共掺杂SiO_2基氟氧化物玻璃,测试了样品在488um激光激发下的激发谱和930nm红外光激发下的上转换可见光谱。在红外光激发下,检测到了Er~(3 )离子较强的~4S_(3/2)(~2H_(11/2))→~4I_(15/2)和~4F_(9/2)→~4I_(5/2)可见光发射。简单分析了上转换红光增强的机制。     

Er~(3+)离子浓度对ZnS:ErF_3薄膜交流电致发光特性的影响

本文研究了Er~(3+)离子浓度对ZnS:ErF_3薄膜交流电致发光(ACEL)特性的影响。I(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))受Er~(3+)离子浓度的影响较大,随Er~(3+)离子浓度增高,I(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))增强,甚至超过I(~2H_(11/2)→~4I_(15/2))。通过研究具有不同Er~(3+)离子浓度样品的电致发光衰减,绿红比随外加电压的变化关系以及不同能级的电致发光效率,我们发现,粒子从~4S_(3/2)和~2H_(11/2)能级向~4F_(9/2)能级弛豫是使I(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))增强的主要原因。随Er~(3+)离子浓度增高,交叉弛豫速率也增高,因而使I(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))随浓度的增高而增强。     

Na(3P)+Na(3P)→Na(4F)+Na(3S)碰撞激发能量转移截面

利用激光(调离NaD_2线±20GHz)激发钠蒸汽,测量Na(3P)+Na(3P)→Na(4F)+Na(3S)的碰撞激发转移截面。因4F→3D的荧光位于红外(1.84μm),故检测3~2D_(3/2)→3~2P_(1/2)(818.3nm)和3~2D→3~2P_(3/2)(819.5nm)级联荧光信号。通过测量激光频率的Rayleigh散射光,直接D_2线荧光和敏化D_1线荧光分布,确定了钠原子密度,定出了有效辐射俘获衰变率Γ_(D_1)~e,Γ_(D_2)~e。结合激光功率吸收率的测量得到了Na(3P)的密度,从而给出转移截面σ(4F)=37A~2(±33％)。与其他作者的实验结果和理论值作了比较,进行了讨论。     

锂原子同位素位移的计算(英文)

本文应用Grasp92程序包计算了~(5,7)LiI的2~2P_(3/2)到2~2S_(1/2)和2~2P_(1/2)到2~2S_(1/2)跃迁的同位素位移.2~2P_(3/2)到2~2S_(1/2)跃迁的同位素位移为10307 MHz,2~2P_(1/2)到2~2S_(1/2)跃迁的同位素位移为10207 MHz.这些理论结果和实验是相符合的.     

银表面等离子体对掺铒铋化物发光玻璃中978和1539nm激光所致上转换发光的增强作用

三价稀土离子上转换发光有着一些很有价值的应用技术:波导上转换及放大和激光、上转换三维立体显示、飞秒光谱应用、激光控温、三维成像与存储、光学温度感应系统、牙科等生物物理应用、上转换荧光防伪、上转换宽带光源、和上转换红外显示片等。因为受到太阳能电池发展需求的促进,上转换研究再度呈现出澎湃的研究热潮。目前,利用金属表面等离子体共振的近场增强效应能够有效增强其表面附近的荧光物质的发光的特性,有可能较大幅度的提高上转换发光的强度,从而有可能进一步把上转换发光推向实用。利用离子引入法,在铋化物的发光玻璃中引入银颗粒。研究结果表明银表面等离激元的表面等离子体共振吸收峰位于580～600 nm;而且,加热时间的延长导致了表面等离子体共振吸收峰的剧烈增强和稍微蓝移。978 nm半导体激光能够导致531.0, 546.0和657.5 nm的三组Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2),~4S_(3/2)→~4I_(15/2),~4F_(9/2)→~4I_(15/2)的双光子上转换荧光, 978 nm激光激发掺铒铋化物发光玻璃的上转换发光的机理是第一步的~4I_(15/2)→~4I_(11/2)共振基态吸收和随后的第二步的~4I_(11/2)→~4F_(7/2)的共振激发态吸收;纳米银的表面等离激元的引入促成铋化物发光玻璃中铒离子的978 nm激光激发的上转换发光最大增强了272.0%倍。1 539 nm半导体激光能够导致波长为528.0, 547.0, 657.0和795.0 nm的四组Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2),~4S_(3/2)→~4I_(15/2),~4F_(9/2)→~4I_(15/2)和~4I_(9/2)→~4I_(15/2)的上转换荧光; 1539 nm激光导致的528.0 nm ~2H_(11/2)→~4I_(15/2)和547.0 nm ~4S_(3/2)→~4I_(15/2)上转换荧光的机理主要是1 539 nm激光的~4I_(15/2)→~4I_(13/2),~4I_(13/2)→~4I_(9/2)和~4I_(9/2)→~2H_(11/2)的三步光激发吸收跃迁过程, 1 539 nm激光导致的657.0 nm ~4F_(9/2)→~4I_(15/2)上转换荧光的机理主要是1 539 nm激光的~4I_(15/2)→~4I_(13/2),~4I_(13/2)→~4I_(9/2)和~4I_(11/2)→~4F_(9/2)的三步光激发吸收跃迁过程;纳米银的表面等离激元的引入导致了铋化物发光玻璃中铒离子的1 539 nm激光激发的上转换发光最大增强160.3%倍。显然,靠近银表面等离激元共振吸收峰的978 nm激光上转换的增强效果比1 539 nm激光的要好。     

NaY(MoO_4)_2∶Er~(3+)纳米晶体荧光粉的发光与光学温度传感特性(英文)

采用熔盐法制备了不同煅烧温度的NaY(MoO_4)_2∶Er~(3+)荧光粉材料,样品的晶体结构与微观形貌由X射线衍射仪和场发射扫描电镜测得。Er~(3+)掺杂的Na Y(MoO_4)_2纳米晶体的斯托克斯荧光发射光谱是在不同煅烧温度下测得的。NaY(MoO_4)_2∶Er~(3+)荧光粉材料的两个能级~2H_(11/2)-~4I_(15/2)和~4S_(3/2)-~4I_(15/2)跃迁的发射强度比随煅烧温度的增加而减小。NaY(MoO_4)_2∶Er~(3+)荧光粉材料的温度传感特性依赖于Er~3的两个热耦合能级~2H_(11/2)-~4I_(15/2)和~4S_(3/2)-~4I_(15/2)的发射强度。研究表明,在一个相对大的传感温度范围(303~573 K),600℃煅烧的样品的温度传感灵敏度比900℃煅烧的样品高,样品的温度传感灵敏度随煅烧温度的增加而减小,600℃煅烧的样品的温度传感灵敏度为1.36×10~(-2)K~(-1),比900℃煅烧的样品高76.6%。最后,解释了基于不同煅烧温度的温度传感灵敏度的物理机制。     

相互作用能量参数对A(B_(1/2)~1B_(1/2)~2)O_3系统有序畴形成的影响

本文利用有序-无序相变理论讨论了A(B_(1/2)~1B_(1/2)~2)O_3系统中的有序-无序相变,半定量地研究了在A(B_(1/2)~1B_(1/2)~2)O_3系统中相互作用能参数对形成B~1:B~2=1:1有序畴的影响,理论计算结果与实验结果基本一致。     

低温相偏硼酸钡(β-BaB_2O_4)晶体倍频系数的计算

本文从“离子基团理论”出发,并考虑A位离子晶格电场对(B_3O_6)~(3-)环的影响,采用CNDO/S近似计算了(B_3O_6)~(3-)基团的分子轨道,进而求得低温相偏硼酸钡(β-BaB_2O_4)晶体的倍频系数。计算结果与实验值符合,由此进一步证实了这一论点:β-BaB_2O_4晶体的倍频系数主要来自(B_3O_6)~(3-)基团中共轭π轨道的贡献。计算结果还表明,CNDO/S型近似是一种计算晶体中共价键基团分子轨道的有效方法。     

e~+e~-湮没过程的重子产生

本文指出(3/2)~+与(1/2)~+重子相对权重的改变对末态长寿命重子产额没有影响,而对(3/2)~+重子产额改变显著.分析e~+e~-实验资料发现对(3/2)~+重子很强的抑制参数为0.3,由此得到的末态重子产额及产额比才能与实验符合.     

K_(L3)介子衰变

本文通过强作用K-π中间态,利用色散关系理论计算了Г(K_(μ3)~+)/Г(K_(3)~+),Г(K_2~0→πμ~+ν)/Г(K_2~0→πe~+ν),{Г(K_2~0→πe~+ν)+Г(K_2~0→πe~-ν)}/Г(K_(3)~+)分支比及K_(μ3)~+衰变中的μ谱,当选择定则|ΔI|=1/2及ΔS=+ΔQ被破坏,并且I_x=1/2及I_x=3/2的振幅f~[(3/2)(1/2)](0)及f~[(3/2)(3/2)](0)不等时,上述分支比与实验能很好符合。在本文的理论中,形式因子不是常数。     

Diffusion of an Extra Ga Atom in GaAs(001)(2*4) Rich-As Surface

采用键序势计算了单个镓原子在GaAs(001) fi2(2￡4)富砷表面的迁移的势能面,发现了一些低能量的吸附位,这些吸附位与实验观测的结果一致. 同时也发现了多个可能的迁移路径,并根据迁移路径上的相对能量指出单个镓原子更优先在表面上平行于砷二聚体的两条路径上迁移. 这一结果可由吸附的镓原子所导致的应变予以理解. 此外,有限温度下单个镓原子迁移的动力学模拟结果支持了所计算的势能面.