《光子的量子剪裁》ppt课件

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1、VUV光子的量子剪裁施朝淑国家同步辐射实验室，物理系中国科学技术大学什么是量子剪裁？(QuantumCutting)能量下转换（Downconversion）吸收一个高能光子(VUV)发射两个低能光子（UV-VIS）上转换（Upconversion）吸收两个低能光子（IR）发射一个高能光子（VIS）（白炽灯中的IRVIS）上转换示意图YF3:Yb,ErYF3:Yb,Tb下转换概念的示意图。I和II是两种不同类型的稀土离子。I是发生量子剪裁的离子，II是接受能量传递的离子。A：单个离子上连续发射两个可见光光子的量子剪裁过程；B，C，D：两种离子间有能量传递发生的下

2、转换量子剪裁（①和②为能量传递过程）。YF3:Pr3+中的量子剪裁1974年W.W.Piper和J.L.Sommerdjik等报道了YF3:Pr3+中的量子剪裁过程Pr3+:4f5d185nm吸收一个407nm的蓝光光子（1S01I6）和一个620nm的红光光子（3P03FJ）量子效率达到140%。但由于407nm发射接近紫外，不利于显色，YF3:Pr3+没有获得使用价值。6203FJ研究意义：应用——绿色照明（无汞荧光灯）等离子体平板显示（PlasmaDisplayPanel,PDP）理论——扩展稀土离子Dieke能级图40000cm-150000cm-

3、168000cm-160年代（实验）理论计算99年以后VUV研究两种水银荧光灯及两只白炽灯水银荧光灯相对白炽灯具有节能和使用寿命长的特点，但汞蒸汽污染环境，危害健康。无汞荧光灯利用惰性气体放电（如Xe,172nm）来激发发光材料。对水银荧光灯，汞蒸汽的激发主要在254nm，如果取可见光平均波长在500nm，而荧光粉量子效率为100%，则能量转换效率为51%，而无汞荧光灯的能量转换效率为34%，因而要使无汞荧光灯具有竞争力，就应开发量子效率大于100%的VUV激发可见光量子剪裁效率。PDP中一个像素单元的成象原理VUV激发量子剪裁材料研究现状荷兰:R.T.Wegh

4、等人，A.Meijerink小组，DebyeInstitute芬兰:R.J.Lamminmäki等，Univ.ofTurku(YLiF4:Gd)德国:C.Feldmann等，PhilipResearchLab(Aachen)印度:A.Kumar等，BanarasHinduUniv.(氟硼酸盐玻璃中Gd3+的发光)日本：Kodama等，秋田大学（氟化物）中国：中科大，北大，北交大Gd3+-Eu3+间下转换量子剪裁过程示意图LiGdF4:Eu3+(0.5mol%)中Gd3+被激发到6GJ态（202nm激发）所产生的发射谱（曲线a）与Gd3+被激发到6IJ态（273n

5、m激发）所产生的发射谱（曲线b）。（对来自5D1的发射做了归一）LiGdF4:Eu3+(0.5mol%)中监测Eu3+的5D0→7F2发射（614nm）所得的激发谱（曲线a）与是监测Eu3+的5D1→7F2发射（554nm）所得的激发谱（曲线b），两条激发谱相对8S7/2→6IJ激发峰强度做了归一。1999年，R.T.Wegh等在Science上报导了LiGdF4:Eu3+的量子剪裁PCR：交叉弛豫的几率，PDT：从Gd3+向Eu3+直接能量传递的几率，下标6GJ或6IJ指出比值R所对应的激发。R.T.Wegh等利用上式计算了LiGdF4:Eu3+的量子剪裁效率

6、为90%，因而其量子效率可达190%。Er3+-Gd3+-Tb3+体系的量子剪裁过程示意图。荷兰的R.T.Wegh等利用德国DESY同步辐射装置对稀土离子VUV波段的激发谱做了细致研究，并对比理论计算对VUV谱区4f能级的预测，成功地将Dieke图扩展到了70000cm-1的能量范围。他们选择高纯LiYF4作为稀土掺杂的基质，因为在这种氟化物晶格中，有可能与稀土离子高能区的4fn能级相互干扰的4fn-15d和电荷迁移态（CTS）能级都处于尽可能高的能区，故与4fn能级易于区分开来，更便于理论与实验上对能级的指认研究。扩展Dieke图BaF2:Gd3+,Eu3+T

7、heexcitedspectrumofBaF2:Eu,Gdwiththeemissionwavelengthof595nmTheemissionspectraofBaF2:Eu,Gdwiththeexcitedwavelengthof202,274nm新型量子剪裁材料（氧化物）探索“Gd-Eu”对：Gd2SiO5:Eu3+，GdPO4:Eu3+，GdBO3:Eu3+“Pr-Mn”对：SrB6O10:Pr,Mn,SrAl12O19:Pr,Mn将量子剪裁材料的基质从氟化物扩展到氧化物：大部分含氧酸盐相对氟化物制备简单，因而成本低廉；氧化物相对氟化物具有更高的发光效率

8、（能带结构所决定）。Gd