演示文稿分立發(fā)光中心

（優(yōu)選）分立發(fā)光中心ppt1當前第1頁\共有46頁\編于星期日\6點1某些半導體只有通過摻雜才能獲得高效發(fā)光（ZnS:Cu)2半導體帶間躍只能產生一種發(fā)光顏色，摻雜可獲得多種顏色(ZnS:Re)發(fā)光中心是指半導體中雜質或雜質與缺陷形成的復合體，其中進行輻射復合，產生特征發(fā)光。當前第2頁\共有46頁\編于星期日\6點發(fā)光中心分類根據(jù)激發(fā)的電子是否進入導帶劃分1、分立發(fā)光中心——激發(fā)的電子不會離開發(fā)光中心2、復合發(fā)光中心——激發(fā)的電子離開發(fā)光中心，進入導帶激發(fā)的電子可以不和晶格共有，對晶體的導電性沒有貢獻周圍晶格離子對發(fā)光中心只起次要的、也就是微擾的作用受到晶格的影響較?。▎蝹€離子，如Re3+）作為發(fā)光中心的主要部分，能級結構基本保留自由離子的情況有的受的影響大一些（離子團，如：WO42-、ZnSiO4:Mn中的Mn2+）中心的發(fā)射光譜和自由離子不一樣在考慮了周圍離子的作用后，還能找出對應的關系電子即使處于激發(fā)態(tài)，也不會離開中心。分立發(fā)光中心分立中心特點當前第3頁\共有46頁\編于星期日\6點復合發(fā)光中心激發(fā)后電子就會進入導帶產生光電導發(fā)光的光譜和激活劑的能級結構基本沒有什么關系（與激活劑離子的光譜（支）項無關），離子僅起雜質能級的作用電子和空穴通過這類中心復合發(fā)光發(fā)光的光譜主要取決于整個晶體的能譜，雜質起微擾作用下一章介紹大多數(shù)熒光粉屬于分立發(fā)光中心發(fā)光，分立發(fā)光中心離子的種類也很多當前第4頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第5頁\共有46頁\編于星期日\6點6.1、

晶格振動對電子躍遷的影響當前第6頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第7頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第8頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第9頁\共有46頁\編于星期日\6點發(fā)光中心周圍離子所產生的靜電場，通常稱為晶體場，簡稱為晶場6.2、晶體場考慮p1電子處于D4h晶場中的情況六個離子對px和py態(tài)電子的排斥情況一樣但對pz態(tài)電子的排斥情況不同px和py態(tài)電子能量一樣，增大多一些pz態(tài)電子能量增大小一些p1電子的能量不再是簡并化的分裂為兩組——能級劈裂晶體場可導致簡并能級劈裂結論當前第10頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第11頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第12頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第13頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第14頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第15頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第16頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第17頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第18頁\共有46頁\編于星期日\6點6.3過渡金屬離子當前第19頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第20頁\共有46頁\編于星期日\6點d1電子組態(tài)的晶場劈裂過渡金屬離子光學躍遷的光譜位置受晶體場的強度影響顯著當前第21頁\共有46頁\編于星期日\6點Ti3+（3d1）離子在水溶液中的吸收光譜過渡金屬離子的光譜1）d1組態(tài)2T2→2E躍遷能級差等于晶體場分裂能宇稱禁戒的躍遷，吸收弱，顏色淺Ti3+在近紅外區(qū)發(fā)生2E→2T2的寬帶發(fā)射（鈦—藍寶石激光器）當前第22頁\共有46頁\編于星期日\6點d3電子組態(tài)的晶場劈裂當前第23頁\共有46頁\編于星期日\6點2）d3組態(tài)基態(tài)能級為4A2滿足?S=0的躍遷為Cr3+，3d3在氧化物中的吸收光譜低強度吸收（宇稱禁戒）在Al2O3:Cr3+中躍遷發(fā)射來自于2E→4A2激發(fā)態(tài)壽命為幾個毫秒當前第24頁\共有46頁\編于星期日\6點d5電子組態(tài)的晶場劈裂當前第25頁\共有46頁\編于星期日\6點MnF2的吸收光譜3）d5組態(tài)基態(tài)能級6A1所有的光吸收躍遷都既是宇稱禁戒的又是自旋禁戒的譜帶的寬度是由于振動的偶合而引起的發(fā)射對應于4T1→6A1寬帶波長取決于基質晶格發(fā)射光顏色從綠到深紅衰減時間為毫秒數(shù)量級晶場的強度因振動不同而異如果激發(fā)態(tài)能級和基態(tài)能級平行，得到窄帶譜反之，就得到寬帶譜。當前第26頁\共有46頁\編于星期日\6點6.4稀土離子（4fn）鑭系元素（Ln）{元素周期表中從鑭（La）到镥（Lu）的15個元素加上同組（IIIB）的鈧（Sc）和釔（Y）共17個元素稱為稀土元素（RE）電子組態(tài)鑭系元素的電子組態(tài)為1s22s22p63s23p63d104s24p64d104fn5s25p65dm6s2簡記為[Xe]4fn5dm6s2（n=0~14，m=0或1）三價鑭系離子（Ln3+）的電子組態(tài)為1s22s22p63s23p63d104s24p64d104fn5s25p6簡記為：[Xe]4fn5s25p6（n=0~14）當前第27頁\共有46頁\編于星期日\6點光譜項基態(tài)能級2S+1LJ，當4f電子數(shù)大于7時，J=L+S當4f電子數(shù)小于7時，J=L-S如Eu3+，根據(jù)洪特規(guī)則，能量最低的光譜項為7F，電子數(shù)為6個，小于7，J=L-S=3-3=0，基態(tài)能級為7F0宇稱禁戒（Re2O3通常為白色）線狀光譜，強度低A）4fn組態(tài)內躍遷當前第28頁\共有46頁\編于星期日\6點如果稀土離子沒有處于晶格的反演對稱格位，宇稱禁戒選律就得以部分放寬，在4f能級間就可以發(fā)生電偶極子躍遷受迫電偶極躍遷?J=0，±2，±4，…（J=0→J=0禁戒）?J=0，±2（J=0→J=0禁戒）超靈敏受迫電偶極躍遷當前第29頁\共有46頁\編于星期日\6點Re3+稀土熒光粉的激發(fā)Y2O3:Eu的吸收光譜（激發(fā)光譜）基質吸收Re3+

(4f)吸收電荷遷移躍遷吸收4f-5d躍遷吸收當前第30頁\共有46頁\編于星期日\6點Y2O2S:Eu中Eu3+的4f態(tài)和電荷遷移態(tài)電荷遷移態(tài)通過無輻射躍遷途徑向4f激發(fā)態(tài)提供粒子，然后由4f的激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)而發(fā)光當前第31頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第32頁\共有46頁\編于星期日\6點稀土離子的4f→5d躍遷和電荷遷移躍遷4f55d允許的電偶極躍遷，壽命短電荷遷移躍遷（CT）4f→5d躍遷Sm3+，Eu3+，Tm3+，Yb3+，和Ce4+，Pr4+，Tb4+，Dy4+，Nd4+Sm2+，Eu2+，Tm2+，Yb2+，和Ce3+，Pr3+，Tb3+當前第33頁\共有46頁\編于星期日\6點Ce3+在幾種晶體中的發(fā)光光譜帶譜位置差別很大（晶場劈裂）當前第34頁\共有46頁\編于星期日\6點Eu2+（4f7）在幾種晶體中的發(fā)光光譜改變晶格可改變5d的位置可使Eu2+的發(fā)光位置落在從紅到藍的任何位置如果5d的位置提高，也可能發(fā)生4f→4f線譜當前第35頁\共有46頁\編于星期日\6點在三種不同溫度下(Sr,Eu)B4O7的發(fā)射光譜4.2K35K110K(Sr,Eu)B4O7Eu2+的位形坐標圖當前第36頁\共有46頁\編于星期日\6點(Sr,Eu)B4O7Eu2+的發(fā)射能級壽命出現(xiàn)4f→5d躍遷發(fā)射后，能級的壽命迅速降低當前第37頁\共有46頁\編于星期日\6點f→d和CTS的規(guī)律電荷遷移帶隨氧化數(shù)增加向低能方向移動，f→d躍遷向高能方向移動四價鑭系離子的最低吸收帶為CT，二價鑭系離子的最低吸收帶為f→df→d躍遷吸收帶半高寬一般較窄，約1000cm-1，CT則一般約為2000cm-1。容易氧化成+4價的Ce3+，Pr3+，Tb3+的f→d躍遷和容易還原成+2價的Eu3+、Yb3+等離子的CTS躍遷吸收能量都低于40000cm-1，可以與4f能級發(fā)生作用導致f-f發(fā)射但f→d躍遷和CT能級若低于4f能級，可以觀察到從這些能級的躍遷發(fā)射如Eu2+

的4fn-15d1→4f7的寬帶躍遷發(fā)射當前第38頁\共有46頁\編于星期日\6點6.6稀土離子的無輻射躍遷當激發(fā)態(tài)和基態(tài)間的能量差?E等于或小于4~5倍周圍環(huán)境所能達到的最高振動頻率νmax時，激發(fā)態(tài)的能量同時激發(fā)幾個高能振動，無輻射地返回基態(tài)，進而降低輻射過程多聲子發(fā)射當前第39頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第40頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第41頁\共有46頁\編于星期日\6點當前第