发光材料发光物质对激发能的吸收

《发光材料发光物质对激发能的吸收》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第二章发光物质对激发能的吸收提纲2.1概述2.2基质晶格对吸收的影响2.3离子能级图2.4基质晶格吸收2.1概述材料发光必须先吸收能量电子束，射线等也可以产生吸收和发射，但紫外线的吸收可以精确的调节激发波长和能量，观察到吸收的细节。本章介绍材料对紫外光的吸收过程。Hostlattice基质晶格吸收CT=chargetransition三种吸收特征电荷迁移吸收带谱：HL，CT吸收线谱：Eu3+吸收Eu3+线谱吸收YO:Eu3+的吸收谱23横坐标波长（nm）；纵坐标相对强度位形坐标模型Configurationalcoordinatemodel平面配合物对称拉伸示

2、意图黑色为金属离子白色为配位离子位形坐标模型：位形坐标模型是关于电子和离子晶格振动总能量与离子平均位置（用一个坐标表示）相关的物理模型。用来解释发光中心激发、发射与晶格作用的定性理论模型。位形坐标：设离子的平均位置用z表示，采用简谐近似，在某个电子状态下离子的势能（离子晶格振动能）可以表示为：偏离中心R的回复力为：120E=k(R−R)0F=-k(R-R0)2按照量子力学简谐振子的能量表示为：激发态E=(v+1)hυV2v=0，1，2...υ振子频率基态和激发态的位形抛物线形状有差基态别，最低点也不同。即k，与R不同。0这种差别来源于基态与激发态与晶格的作用不

3、同。△R=R’-R0012E=k(R−R)02激发态光学吸收跃迁是垂直的。因为电子的激发时间很短，电子的运动比核快很多，激发结束的瞬间系统的位形没能来得及发生变化。基态光学吸收跃迁几率

4、r

5、g><χv'

6、χV>e,g分别是激发态和基态的波函数r是电偶极跃迁算符，χ是振动波函数'完整吸收谱需要对所有v求和上式左边决定跃迁几率，右边决定吸收谱形状基态R处（v=0）的振动波函数最0大，有着最大的吸收跃迁几率。基态偏离R处（v>0）也会产生吸收0跃迁，但几率降低。这样导致吸收谱具有一定的宽度。R处对应的吸收能量为E00则抛物线左侧和右侧对应能量分别高于和低于E。0

7、吸收谱的宽度取决于基态和激发态抛物线最低值R的差值(△R)如果两个抛物线的最低R值相同(△R＝0)，则吸收为线谱。这种跃迁叫做零振动跃迁或零声子跃迁。位形坐标与对应的吸收谱如果△R越大，则吸收谱越宽；如果吸收谱越宽，反映△R越大△R＝0弱耦合；△R>0中等耦合；△R>>0强耦合。耦合：电子与晶格振动相互作用△R反映了这种耦合的强度。位形坐标与对应的吸收谱跃迁矩阵元

8、r

9、g>代表的g，e态之间的跃迁，通常还需要满足选择定则。¾两个重要的选择定则：1.自旋选择定则：不同自旋态之间的跃迁是禁戒的。（△S≠0）2.宇称选择定则：对于电偶极跃迁，相同宇称之间的跃迁是

10、禁戒的。例如：d壳层内部组态跃迁，f壳层内部组态跃迁，d态与s态之间跃迁都是禁戒的。对于磁偶级和电四级，正好相反，跃迁必须发生在相同宇称之间，但它们的强度都很弱。∑li为奇数则为奇宇称，为偶数则为偶宇称¾以上选择定则在孤立的原子光谱中是严格成立的，但是在固体中，在一定条件下，这些选择定则不是严格的，有很多时候会被打破，产生一定强度的跃迁。例如：1.自旋轨道耦合2.电子－声子耦合3.晶格场畸变Hostlattice基质晶格吸收CT=chargetransitionEu3＋特征吸收：较弱，线谱电荷迁移吸收原因：掺杂浓度低（1%左右）属于4f6电子组态内跃迁：Eu3

11、+线谱吸收1.宇称禁戒的跃迁，强度弱。2.△R＝0，因此是线谱基质吸收：谱宽，最强表明其基态与激发态差别大（△R大）YO的能带结构表明：23最高占据态（价带顶）：O2p最低非占据态（导带底）：O3s和Y4d电荷迁移吸收：宽，强Eu3+-O2-之间电荷转移，导致吸收。一个电子从O2-跳到Eu3+。△R大，跃迁强度不受选择定则约束。2.2基质晶格对吸收的影响¾基质晶格对发光中心会产生重要影响；¾相同的发光中心在不同的基质材料中表现出不同的吸收和发光行为；¾认识基质对发光中心的影响，可以为我们预测发光行为起到重要的指导作用。HostlatticeYO:Eu3+基质晶

12、格吸收23CT=chargetransitionO2--Eu3+YF:Eu3+和YO:Eu3+吸收谱比较323电荷迁移吸收1.YF:Eu3+中，在所测量范围3Eu3+线谱吸收类没有出现基质吸收带，事实上它位于更短波长处。2.YF:Eu3+中，也有电荷迁移3带吸收，F--Eu3+，但是它所对应的波长（150nm）比O2--Eu3+4f6→4f55d3+Eu3+（250nm）短，即能量YF:Eu3更高。3.YF:Eu3+中，出现了Eu3+CTF--Eu3+34f6→4f55d吸收，位于140nm。4.两种材料都出现了Eu3+的4f组态内的跃迁，均为线谱，并且谱线E

13、u3+线谱吸收位置比较接近，因为4f电