对比分析三角Pr3+中心在CsCdBr3和GdCl3晶体中的能级分裂

以Racah的群表示论和Slater的波函数理论为基础,分别建立了4f2组态离子Pr3+在三角晶体场C3v和C3h中的91×91完全能量矩阵,并对Pr3+离子掺杂在卤化物CsCdBr3和GdCl3中的Stark能级做了计算与分析. 结果显示计算值与实验值吻合很好,表明在分析由稀土离子掺杂体系的能级分裂时,完全能量矩阵方法是有效的方法. 此外,将两种具有不同点群对称的体系的能级分裂情况作了比较,结果显示六阶晶体场参量对能级分裂的影响是不能忽略的,而且CsCdBr3:Pr3+和GdCl3:Pr3+将产生不同程度的畸变.     

YPO_4:Pr~(3+)发光的浓度和温度特性

选择激发YPO4:Pr3+ 中Pr3 + 离子的3P0 能级 ,测量了系列浓度样品不同温度下的发射光谱及 3P0 与1 D2 能级的发光衰减曲线。讨论了 6 13 2nm发射谱线的来源问题 ,确认是Pr3+ 离子的1 D2 (Γ3)→3 H4(Γ5 )的发射。研究了Pr3+ 离子3P0 与1 D2 能级不同的浓度猝灭关系 ,并用静态模型对1 D2 衰减曲线进行了拟合 ,结果显示1 D2 能级发光发生浓度猝灭的原因主要是相邻中心的偶极 四极相互作用引起的交叉弛豫。     

Cr3+在SrTiO3晶体中的晶场能级

由激发光谱及荧光光谱的测量,运用Tanabe-Sugano能量矩阵计算了Cr3+在SrTiO3晶体中的晶场能级.     

CaTiO_3∶Pr~(3+)长余辉玻璃的制备与发光性能

用二次熔融法制备了CaTiO3∶Pr3+红色长余辉玻璃。测量了样品的发射光谱,其发射光谱峰值为611.7,614.5 nm,对应于Pr3+的4 f-4 f(1D2→3H4)跃迁,与CaTiO3∶Pr3+晶态长余辉发光粉的发射光谱峰值相一致。玻璃粉与发光粉的质量配比在95∶5~80∶20时,都可以形成玻璃态并得到红色长余辉发光。研究了气氛和熔融温度对发光性能的影响,在空气环境下,800℃即可得到性能良好的样品。     

黄绿色荧光粉CaWO_4∶Pr~(3+)的发光性质与晶体场分析

采用共沉淀法成功制备了新型黄绿色荧光粉Ca1-x WO4∶xPr3+(摩尔分数x=0.1%,0.3%,0.5%,0.7%)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱等测试手段进行了结构、形貌和光致发光研究。结果表明:黄绿色荧光粉CaWO4∶Pr3+具有四角白钨矿类结构,空间群为I41/a,其表面形貌较规则、粉粒大小为5~20μm。CaWO4∶Pr3+可被487nm蓝光有效激发,其发射光谱由一系列锐谱组成,分别位于530nm(3P1→3 H5)、547nm、555nm(3P0→3 H5)、602nm(1 D2→3 H4)、618nm、637nm(3P0→3 H6)和648nm(3P0→3F2)。当摩尔分数达到0.5%时样品光致发光最强。样品的色坐标为(x=0.39,y=0.55),表明所发光为黄绿光。为了更好的理解CaWO4∶Pr3+的荧光谱,建立了包括4f2电子组态的自由离子和晶体场相互作用的91×91阶能量哈密顿量矩阵,在理论上合理地解释了Pr3+离子在CaWO4晶体中四角(S4)Ca2+晶位的光谱数据,所得理论值与实验结果吻合较好。     

掺入Ni~(2+)和V~(3+)对α-Al_2O_3晶体光谱精细结构、晶体局域结构和零场分裂参量的影响

应用晶体场理论和不可约张量算符方法构造了3d2/3d8态离子在C3v对称晶场中包含自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用、自旋-其它轨道相互作用和其它轨道-其它轨道相互作用四种微观磁效应的45阶可完全对角化的能量哈密顿矩阵.利用该矩阵,计算了V3+∶α-Al2O3和Ni2+∶α-Al2O3晶体的光谱精细结构、晶体局域结构和零场分裂参量,研究了掺入两种互补态离子Ni2+和V3+对同种晶体的光谱精细结构、晶体局域结构和零场分裂参量的影响,理论计算值和实验值相符.研究发现:掺杂没有改变晶体的光谱精细结构和能级分裂条数,但改变了能级间距;掺杂也没有改变晶体的对称性,但使晶体局域结构发生了一定程度的畸变;Ni2+∶α-Al2O3晶体局域结构的伸长畸变量大于V3+∶α-Al2O3晶体,键角的变化量小于V3+∶α-Al2O3晶体.     

Cr~(3 )∶MgAl_2O_4晶体的基态能级分裂及Jahn-Teller效应

构造了3d3/3d7离子在三角对称晶场中考虑自旋-轨道相互作用,自旋-自旋相互作用和自旋-其它轨道相互作用的120阶微扰哈密顿矩阵.利用完全对角化该矩阵的方法计算了Cr3 ∶MgAl2O4晶体的基态能级、零场分裂参量,理论计算值与实验值相符合.定量研究了自旋二重态对基态能级的贡献,证明该贡献是不可忽略的.定量研究了自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用和自旋-其它轨道相互作用对Cr3 ∶MgAl2O4晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现自旋-轨道和自旋-自旋相互作用对基态能级和零场分裂参量的影响的程度和方式是不同的,自旋-其它轨道相互作用的影响也是不可忽略的.通过理论计算值和实验值的比较,证实了在Cr3 ∶MgAl2O4晶体中Jahn-Teller效应的存在,解释了该晶体的光谱精细结构的成因.     

Dy~(3+):ThO_2的选择激发光谱和能级结构

本文首次用熔融法生长了Dy3 + :ThO2 晶体 ,详细研究了其光谱特性。通过 12K下格位选择激发下的发射光谱测量 ,利用晶场理论 ,确定了Dy3 + 在ThO2 中的格位对称性为C3v。列表给出了Dy3 + :ThO2 的晶场能级结构。测量和讨论了 4 F9/ 2 能级的寿命。     

YAG∶Cr^3＋晶体的基态能级分裂及扬-特勒效应

应用不可约张量法和群的理论构造了三角对称晶场中3d3/3d7态离子的可完全对角化的120阶微扰哈密顿矩阵。矩阵中考虑了自旋-轨道相互作用,自旋-自旋相互作用和自旋-其他轨道相互作用,利用该矩阵计算了YAG∶Cr3 晶体的基态能级、零场分裂参量,研究了自旋二重态对基态能级的贡献,理论计算值与实验值相符合,证明二重态对基态的贡献是不可忽略的。在此基础上,进一步研究了自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用和自旋-其他轨道相互作用对YAG∶Cr3 晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现自旋-自旋和自旋-其他轨道相互作用对YAG晶体基态光谱精细结构和零场分裂参量的影响都是不可忽略的。通过理论计算值和实验值的比较,证实了在YAG∶Cr3 晶体光谱中扬-特勒效应的存在。     

YAG:Cr3+晶体的基态能级分裂及扬-特勒效应

应用不可约张量法和群的理论构造了三角对称晶场中3d3/3d7态离子的可完全对角化的120阶微扰哈密顿矩阵.矩阵中考虑了自旋-轨道相互作用,自旋-自旋相互作用和自旋-其他轨道相互作用,利用该矩阵计算了YAG.Cr3 晶体的基态能级、零场分裂参量,研究了自旋二重态对基态能级的贡献,理论计算值与实验值相符合,证明二重态对基态的贡献是不可忽略的.在此基础上,进一步研究了自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用和自旋-其他轨道相互作用对YAG:Cr3 晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现自旋-自旋和自旋-其他轨道相互作用对YAG晶体基态光谱精细结构和零场分裂参量的影响都是不可忽略的.通过理论计算值和实验值的比较,证实了在YAG:Cr3 晶体光谱中扬-特勒效应的存在.     

Comparative analysis of energy-level splitting of Pr3＋ doped in LiYF4 and LiBiF4 crystals： a complete energy matrix calculation

Based on the combination of Racah's group-theoretical consideration with Slater's wavefunction, a 91 × 91 complete energy matrix is established in tetragonal ligand field D_2d for Pr³⁺ ion. Thus, the Stark energy-levels of Pr³⁺ ions doped separately in LiYF₄ and LiBiF₄ crystals are calculated, and our calculations imply that the complete energy matrix method can be used as an effective tool to calculate the energy-levels of the systems doped by rare earth ions. Besides, the influence of Pr³⁺ on energy-level splitting is investigated, and the similarities and the differences between the two doped crystals are demonstrated in detail by comparing their several pairs of curves and crystal field strength quantities. We see that the energy splitting patterns are similar and the crystal field interaction of LiYF₄:Pr³⁺ is stronger than that of LiBiF₄:Pr³⁺.     

偏硅酸钙中Pr3+的4f5d态的光谱特性及Pr3+→Gd3+的能量传递

合成了高效发射UV光的CaSiO3:Pr^3 新型荧光体，研究了室温下Pr^3 的4f5d态的发射和激发光谱，Pr^3 的4f5d态的最低子能级向4f^2组态的^3H4，^3H6和^1G4能级跃迁产生UV发射，并不伴随有4f-4f能级跃迁的可见光发射。Pr^3 的浓度猝灭是由于辐射和无辐射能量传递造成的，同时，在CaSiO3中，存在Pr^3 →Cd^3 的能量传递，探讨了其能量传递特性。     

Mg2+、Al3+离子增强SrTiO3:Pr3+荧光体发光性能的研究

采用溶胶凝胶法成功制备了SrTiO3:Pr3+、SrTiO3:Pr3+, Mg2+及SrTiO3:Pr3+,Al3+荧光粉.通过XRD、PL谱及第一性原理计算对样品的晶体结构、光谱特性及发光增强机制进行了研究.研究结果表明:共掺杂后,SrTiO3:Pr3+荧光粉为单一组成的SrTiO3立方相,主发射锋位于617 nm,对应于Pr3+离子的1D2→3H4跃迁发射.SrTiO3:Pr3+,Mg2+ 及SrTiO3:Pr3+, Al3+荧光粉的发光强度分别是SrTiO3:Pr3+荧光粉发光强度的7倍和2倍,但主要发光机制没有改变.Mulliken布局分析表明,Mg2+、Al3+离子的掺入使SrTiO3:Pr3+荧光粉中Ti-O及Pr-O键的化学键增强、键长变短,SrTiO3:Pr3+基质向Pr3+离子发光中心的能量传递效率提高,导致SrTiO3:Pr3+,Mg2+ 及SrTiO3:Pr3+,Al3+荧光粉的发光效率提高.     

Pr3+:Y2SiO5中的反斯托克斯荧光谱及其对基态Stark分裂能级的确定

掺杂在晶体Y2 SiO5(YSO)中的Pr3 ,运用脉冲激光激发 3H4 → 1 D2 跃迁 ,粒子通过非辐射能量转移从能级 1 D2 转移到能级 3P0 ,测得了对应于 3P0 → 3H4 跃迁的反斯托克斯荧光光谱 ,由此可确定 3H4 的Stark分裂能级以及 3P0 能级的能量高度。与运用激光激发 3H4 → 1 D2 跃迁 ,通过观察 1 D2 → 3H4 斯托克斯荧光光谱确定3H4 的Stark分裂能级方法相比 ,该过程避免了不同晶点位置中 (Crystallographicsite)Pr3 的 1 D2 能级间的能量转移影响 ,从而具有较高的确定性。同时 ,我们观察了反斯托克斯荧光的时间特性     

孤立的Eu2+在立方晶场中基态能级的分裂

用量子力学微扰论方法计算了Eu^2 在立方晶场中基态能级分裂的一级修正，并给出了相应能级的零级近似波矢。     

MnFe2O4晶体的基态能级和零场分裂参量

由不可约张量理论构成一个3d4/3d6离子三角(C3V)对称的晶体场和自旋-轨道相互作用哈密顿矩阵,由这个晶体场和自旋-轨道相互作用哈密顿矩阵被完全对角化后能够求出MnFe2O4晶体中的Fe2+离子的电子顺磁共振零场分裂参量D和F-a,计算了低自旋态(3L态)对电子顺磁共振零场分裂参量(D,F-a)的贡献.结果显示低自旋3L态对电子顺磁共振的零场分裂参量的贡献是较强的.理论计算的结果与实验值是相符的.     

Yb3+：Pr3+：ZBLAN光纤中4f5d上转换激发的理论研究

利用粒子数速率方程和相关的辐射跃迁理论,计算了Yb³⁺:Pr³⁺:ZBLAN光纤中Pr³⁺离子4f5d能级两步上转换激发的动力学过程.得到不同Pr³⁺掺杂浓度下,激发光的光谱强度和粒子数密度的纵向分布和有效光纤长度随激发光的光谱强度的变化关系.另外,还得到了4f5d荧光强度与入射光强、光纤长度和Pr³⁺掺杂浓度的关系,给出了激发效率与激发光的光谱强度和Pr³⁺掺杂浓度的关系.     

Cr3+∶MgAl2O4晶体的基态能级分裂及Jahn-Teller效应*

构造了3d3/3d7离子在三角对称晶场中考虑自旋-轨道相互作用,自旋-自旋相互作用和自旋-其它轨道相互作用的120阶微扰哈密顿矩阵.利用完全对角化该矩阵的方法计算了Cr3+∶MgAl2O4晶体的基态能级、零场分裂参量,理论计算值与实验值相符合.定量研究了自旋二重态对基态能级的贡献,证明该贡献是不可忽略的.定量研究了自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用和自旋-其它轨道相互作用对Cr3+∶MgAl2O4晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现自旋-轨道和自旋-自旋相互作用对基态能级和零场分裂参量的影响的程度和方式是不同的,自旋-其它轨道相互作用的影响也是不可忽略的.通过理论计算值和实验值的比较,证实了在Cr3+∶MgAl2O4晶体中Jahn-Teller效应的存在,解释了该晶体的光谱精细结构的成因.     

基质中非4 f组态的电子态对Pr3+离子发光的影响

三价镨离子(Pr3+)是一种备受关注的稀土发光离子。学者们在过去几十年里对其发光性质进行了大量的理论和实验研究。在不同的基质材料中,由于非4f 组态的电子态与 Pr3+离子发光能级相互作用,Pr3+离子可以展现从紫外到红外波段的不同特征的光发射。影响 Pr3+离子发光的这些电子态可能源于4f5d 激发组态、电荷迁移态或类激子态。本文中,我们以几种具有代表性的发光材料为例,简短地总结和评述了 Pr3+离子发光的不同谱形；也尝试解释了几个新颖的实验现象,例如：杂质束缚激子态和电荷迁移态对发光的猝灭影响。我们希望这些相关概念和谱学结果的整理有助于读者更好地理解一些实验上的发光现象,并为设计发光材料提供新的思路。