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铬离子在铌酸锂晶体中的能级劈裂

铬离子在铌酸锂晶体中的能级劈裂

作者：王军天津大学

学位级别：硕士

LiNbO晶体是一种在光电子领域得到广泛应用的多功能晶体,而Cr离子是一种被广泛研究和应用的发光离子,且在约470nm与660nm波段有两个较强的吸收带,掺Cr的LiNbO晶体由于潜在的宽带可调谐激光输出及其兼具LiNbO晶体的优良光电性能而引起人... 详细信息

LiNbO晶体是一种在光电子领域得到广泛应用的多功能晶体,而Cr离子是一种被广泛研究和应用的发光离子,且在约470nm与660nm波段有两个较强的吸收带,掺Cr的LiNbO晶体由于潜在的宽带可调谐激光输出及其兼具LiNbO晶体的优良光电性能而引起人们的广泛注意。本文介绍了群论和晶格场理论的理论基础,并作为这些理论的一般应用,推导出组态nd3在Oh对称的弱晶格场作用下的光谱项,确定了其基态为4A2。众多的理论和实验的研究都表明,在研究Fe、Cr这些过渡原子的电子态时要使用强场近似,为此,本文在第四、五章中转入使用强场近似的晶格场理论,并结合实验测试的数据,计算和确定了Cr离子在LiNbO晶体中的能级劈裂。在第四章中,根据强场近似理论,得到了Cr离子在LiNbO晶体中的哈密顿矩阵。在第五章中,测定了0.2mol. %Cr:LiNbO晶体在室温(300K)下的的吸收光谱,由吸收光谱可观测到482nm、655nm与727 nm的吸收峰。其中有两个宽的吸收峰,峰值分别在482nm和655nm处,分别对应于4A2→4T1和4A2→4T2能级的跃迁。计算了Cr离子在LiNbO晶体中的晶格场参数Dq和Racah参数B与C ,如下表所示:由于D/B= 2.87> 2.3 ,得知Cr离子处在LiNbO晶体中确属强场近似,将Racah参数的值代入由哈密顿矩阵确定的能量久期方程,计算出各谱项的能级,所得结果与实验观察值基本吻合。

关键词： Cr3+:LiNbO3晶体能级劈裂光谱晶体场理论强场近似

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重子谱中的自旋-轨道耦合力

高能物理与核物理 2004年第6期28卷 594-600页

作者：余友文张宗烨中国科学院高能物理研究所北京100039

在组份夸克势模型的框架下 ,用几种夸克势模型对重子谱中N和Λ的几组L =1负宇称激发态自旋轨道劈裂进行了分析。

关键词：高能物理学重子谱自旋轨道相互作用夸克势模型能级劈裂

SrGa_2O_4:Eu的合成及其发光性能

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发光学报 2007年第6期28卷 864-868页

作者：刘晴李友芬北京化工大学新型高分子材料的制备与加工北京市重点实验室北京100029

采用固相反应法合成了掺杂Eu3+离子的SrGa2O4,用X射线粉末衍射对其结构进行了表征。XRD数据经计算机处理表明:SrGa2O4属单斜晶系,晶胞参数a=0.943nm,b=0.900nm,c=0.839nm,β=89.06°,属P21/c(No.14)空间群。测定了激发光谱和发射光谱,... 详细信息

采用固相反应法合成了掺杂Eu3+离子的SrGa2O4,用X射线粉末衍射对其结构进行了表征。XRD数据经计算机处理表明:SrGa2O4属单斜晶系,晶胞参数a=0.943nm,b=0.900nm,c=0.839nm,β=89.06°,属P21/c(No.14)空间群。测定了激发光谱和发射光谱,光谱数据表明:SrGa2O4:Eu3+荧光粉的发射主峰在610nm,证明Eu3+离子占据了非反演对称中心的位置。在掺杂Eu3+离子摩尔分数大于1%时,由于晶体场的影响,位于590,610nm附近的2个发射峰均出现劈裂现象,即有2个5D0→7F1(586,597nm)和2个5D0→7F2(609,615nm)发射峰,7F2劈裂出两个分支的强度比例随Eu3+浓度的变化而变化。

关键词： SrGa204 发光能级劈裂

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亚稳相化合物SmCo_7的磁性及电子结构

中国科学（G辑） 2005年第3期35卷 260-270页

作者：张昌文李华董建敏王永娟潘凤春张键郭永权李卫山东大学物理与微电子学院济南250100 钢铁研究总院功能材料研究所北京100081

用自旋极化的MS-Xα方法研究了亚稳相化合物SmCo7的电子态密度、自旋能级劈裂及原子磁矩.研究结果显示,由于化合物中Sm-Co间的轨道杂化效应,使Sm原子原来的5d0空轨道上占据了少量5d电子.Co(3d)-Sm(5d)电子间的直接交换作用,构成Sm-Co间... 详细信息

用自旋极化的MS-Xα方法研究了亚稳相化合物SmCo7的电子态密度、自旋能级劈裂及原子磁矩.研究结果显示,由于化合物中Sm-Co间的轨道杂化效应,使Sm原子原来的5d0空轨道上占据了少量5d电子.Co(3d)-Sm(5d)电子间的直接交换作用,构成Sm-Co间的主要耦合方式,这是Sm-Co基化合物中形成铁磁性长程序的一个重要因素.由于在SmCo7中的某些分子轨道上存在着负交换耦合,导致了化合物中Co原子格点间的平均交换耦合强度减弱.因此,与金属Co相比,不仅化合物的居里温度明显降低,而且化合物中Co原子磁矩也显著减小.研究结果也表明,由于Co哑铃对对Sm的替代作用改变了Co晶位的晶格环境,使Co(2e)晶位携带负原子磁矩,Fermi面附近轨道杂化作用减弱,系统自由能升高.所以,SmCo7在室温下是亚稳态化合物.考虑到4f电子的局域性和化合物中轨道杂化效应所导致的Sm(5d0)空轨道上占据了少量5d电子,可以得到Sm原子磁矩为1.61μB,与顺磁盐中Sm3+及金属中Sm原子磁矩实验值基本符合.

关键词：亚稳相电子结构原子磁矩亚稳态化合物研究结果杂化效应电子态密度负交换耦合 Sm^3+ Xα方法自旋极化能级劈裂交换作用耦合方式分子轨道耦合强度居里温度替代作用轨道杂化 Co 铁磁性自由能中轨道局域性

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基质组成对铝酸锶磷光体发光光谱的影响

基质组成对铝酸锶磷光体发光光谱的影响

作者：田华天津大学

学位级别：硕士

铕、镝共激活的铝酸锶长余辉发光材料在室温下经日光、可见光短时间照射后,可在暗处产生强烈而持久的发光,为一类节能、高效、稳定并无污染的磷光体。材料的发光源于Eu2+的4f-5d电子跃迁,激发后是从4f65d的最低能级跃迁回属于4f的基态8S... 详细信息

铕、镝共激活的铝酸锶长余辉发光材料在室温下经日光、可见光短时间照射后,可在暗处产生强烈而持久的发光,为一类节能、高效、稳定并无污染的磷光体。材料的发光源于Eu2+的4f-5d电子跃迁,激发后是从4f65d的最低能级跃迁回属于4f的基态8S7/2时发光的。由于Eu2+被基质离子所包围,基质离子所产生的晶体场使Eu2+离子的4f65d混合能级劈裂,从而改变发光的波长。由于Eu2+的5d态位置比较低,发光波长落在可见区域。改变晶格从而改变5d的位置,从而使Eu2+的发光颜色发生变化。采用不同配比的SrCO3和Al2O3制备了一系列铝酸锶(XSrO·YAl2O3)基质材料,XRD分析表明原料随着Al/Sr比例的增加,材料的晶格结构由富锶相向富铝相变化,即依Sr3Al2O6 → SrAl2O4→ SrAl12O19顺序生成。然后同时掺杂Eu2O3和Dy2O3,以H3BO3为助熔剂,经充分研磨混合均匀、C粉保护下于1300℃煅烧2小时制备一系列长余辉发光粉X(Sr0.95Eu0.025Dy0.025O)·YAl2O3。荧光光谱分析表明激发光谱落在紫外到可见光范围,激发峰值几乎没有变化,随原料中的Al/Sr比例增加发射峰值逐渐蓝移(525nm→471nm)。随基质的主要晶相由Sr3Al2O6 → SrAl2O4→ SrAl12O19 变化时,基质的晶格对称性提高导致Eu2+离子周围的晶体场强度逐渐减小,Eu2+离子的4f65d能级被劈裂的作用不同,使Eu2+离子的4f65d态的最低能级位置由低往高变化,从而使发光波长往短波方向移动。并研究了基质结构不变,为SrAl2O4的发光粉中随Eu2+离子浓度的增加发光光谱的变化,结果表明荧光光谱的峰值几乎没有变化,但Eu2+浓度大于5%时将发生浓度猝灭。分析表明随Eu2+浓度增加,晶胞对称性提高、形变力减弱造成发光中心数量减少,结果造成发光的浓度猝灭。此次研究将为人们进一步研究开发高性能铝酸锶系磷光体提供依据。

关键词：酸锶长余辉发光材料荧光光谱电子跃迁能级劈裂

稀土掺杂双钙钛矿荧光粉的发光与温度传感性能研究

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稀土掺杂双钙钛矿荧光粉的发光与温度传感性能研究

作者：董孟蕊河北大学

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温度是工业生产,农业种植,医学等领域的一个重要参数,近年来,基于荧光强度比技术实现的非接触式发光测温因响应快,精度高,破坏性低等优点被越来越多人认可。但提高测温灵敏度仍是发光测温领域的面临的首要问题。本文采用高温固相法制备... 详细信息

温度是工业生产,农业种植,医学等领域的一个重要参数,近年来,基于荧光强度比技术实现的非接触式发光测温因响应快,精度高,破坏性低等优点被越来越多人认可。但提高测温灵敏度仍是发光测温领域的面临的首要问题。本文采用高温固相法制备了稀土掺杂的双钙钛矿荧光材料,通过引入敏化剂,单阳离子取代,引入电荷补偿剂等手段,改善了荧光粉的发光强度,探究了基质材料德拜温度及带隙的变化,发光中心的能级劈裂和双发射中心的构建等情况对材料测温灵敏度的影响。本文研究内容如下:（1）制备了BaLaLiWO6:Er3+,Yb3+双钙钛矿材料,在980 nm激发下,样品呈现Er3+的上转换发光,Yb3+起到了敏化作用。采取Sr2+对Ba2+取代的手段进一步改善样品的发光性能,通过PL光谱测试,发现随着Sr2+浓度的增加,样品的发射峰位不变,而发射强度持续增强,结合变激发功率光谱,明确了Sr La Li WO6:Er3+,Yb3+的上转换发光机制,XRD精修表明基质材料的晶胞呈逐渐收缩趋势,根据第一性原理计算,Sr La Li WO6具有较高的德拜温度和更大的带隙。利用Er3+的热耦合能级对分析了Ba/Sr La Li WO6样品的测温性能,明确了离子取代后,样品的相对灵敏度基本不变,但绝对灵敏度由104×10-4 K-1提高至148×10-4 K-1,表明基质材料的离子取代调控对材料测温绝对灵敏度的提高具有积极影响。（2）制备了Sr2NbGaO6:Er3+双钙钛矿材料,掺入敏化剂Yb3+后,明显改善了发光性能,Er3+的绿色发射能级产生能级劈裂。由于+3价稀土离子取代Sr2+会产生电荷缺陷,添加了Li+/Na+/K+作为电荷补偿剂,在980nm激发下,测试了Sr2Nb Ga O6:Er3+,Yb3+,Li+/Na+/K+样品的发射光谱,呈现了Er3+的特征发射,发光性能有一定提升,结合变功率依赖光谱,明确了Sr2Nb Ga O6:Er3+,Yb3+,Li+的上转换发光机制,分析了添加电荷补偿剂后发光强度增强的原因。利用Er3+的2H11/2和4S3/2分裂的上能级作为热耦合能级对,计算得到测温相对灵敏度从1.1%K-1提升至1.50%K-1,而电荷补偿剂的引入对测温灵敏度影响不大。（3）热耦合能级的能级差决定了测温相对灵敏度的大小,为了提高测温相对灵敏度,制备了Sr2TaGaO6:Er3+/Eu3+/Ho3+双钙钛矿荧光粉,分析了样品的下转换发光性能,明确了Er3+/Eu3+/Ho3+的最佳掺杂浓度与浓度猝灭机制。在Sr2TaGaO6:Er3+/Eu3+/Ho3+三个体系下离子的热响应明显不同,因此,合成了Sr2TaGaO6:Er3+,Eu3+和Sr2TaGaO6:Eu3+,Ho3+荧光粉。在379 nm激发下,得到了样品的下转换发射光谱,结合荧光衰减寿命分析,明确了Er3+与Eu3+、Eu3+与Ho3+离子间的非辐射能量传递机制,分析了双掺杂样品的下转换发光过程。测试了Sr2TaGaO6:Er3+、Sr2TaGaO6:Er3+,Eu3+和Sr2TaGaO6:Eu3+,Ho3+样品的测温性能,得到相对灵敏度分别为0.65%K-1,1.22%K-1和2.18%K-1,结果表明,构建双发射中心打破了单一发光中心热耦合能级对能级差的限制,材料的相对灵敏度会有明显提升。

关键词：双钙钛矿荧光粉荧光强度比离子取代能级劈裂双发射中心

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基于金刚石NV色心的弱磁场测量

物理实验 2023年第7期43卷 1-7,12页

作者：孙晓宇麦棣仲成张帼一王子祺代如成王中平张增明中国科学技术大学物理学院物理实验教学中心安徽合肥230026 中国科学技术大学物理学院物理系安徽合肥230026

从选题背景、实验原理、实验设计方案、实验结果与讨论、教学应用与展望等方面入手,介绍了基于金刚石NV色心的弱磁场测量相关的实验教学研究.重点阐述了金刚石NV色心的制备、共聚焦光路系统的搭建、通电线圈和圆柱形磁铁磁场的测量以及... 详细信息

从选题背景、实验原理、实验设计方案、实验结果与讨论、教学应用与展望等方面入手,介绍了基于金刚石NV色心的弱磁场测量相关的实验教学研究.重点阐述了金刚石NV色心的制备、共聚焦光路系统的搭建、通电线圈和圆柱形磁铁磁场的测量以及三维亥姆霍兹线圈的应用.该成果转化应用到全国大学生物理实验竞赛中,通过竞赛、教学、科研的有机结合,培养学生的综合素质和实践创新能力,并丰富大学物理实验的前沿教学内容.

关键词：金刚石NV色心光探测磁共振谱能级劈裂微波共振量子测量