掺杂稀土氟化物和含氧酸盐的光谱理论研究及应用

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1、分类号密级重庆邮电大学硕士学位论文论文题目掺杂稀土氟化物和含氧酸盐的光谱理论研究及应用英文题目TheoreticalStudiesofOpticalSpectraofRare—Earth-DopedFluoridesandOxometallatesandTheirApplication硕士研究生张友指导教师段昌奎教授学科专业理论物理论文提交日期2Q12生垒且论文答辩日期2Q12生5目论文评阅人龚成斌副教授西南大学马崇庚副教授重庆邮电大学答辩委员会主席熊祖洪教授西南大学2012年4月20日独创性声明

2、本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重压由＆电太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：、《板签字日期：kt1一年瑚；口日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解重麽壑电太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁

3、盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权重迭整鱼太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)导师签名：签字日期：名盖月渗年，名俨蒯直日留3、、●缪、0卵名签年者川储沙文期沦日位字学签摘要由于稀土离子其特殊的4f壳层而拥有的极其丰富的量子能级结构，使得稀土材料在照明、显示、信息、生物、医学和辐射场的探测等众多领域有着十分广泛的应用。稀土材料发光性质的理论模拟毫无疑问对这些应用研究是非常重要和关键的，因

4、而本文将主要介绍稀土离子在含氧酸盐中的4fv能级结构的模拟、近年来热点研究的氟化物中Er3+的4f-5d光谱的理论研究以及与它们相关的应用。论文总共分为如下的五个部分：第一章绪论部分首先介绍稀土元素的有关知识和研究背景，在此基础之上介绍了稀土离子发光材料的发光基本原理，对含稀土离子发光材料在科学技术领域的一些主要应用前景上进行了总结和展望，如在节能灯和白光LED灯用荧光粉、PDP显示用荧光粉、上转换发光、生物荧光标记和下转换提升太阳能效率等方面的应用。第二章是关于稀土离子能级计算的理论基础，主要详

5、细介绍稀土离子的参数化哈密顿计算理论，包括晶体场作用下的稀土离子中所包含的各种相互作用，以及由M．F．Reid教授所编写的稀土离子能级和跃迁模拟计算包。第三章是关于含氧酸盐中稀土离子的4fv能级结构模拟，其中第一部分内容是利用前面章节中所介绍的点电荷模型计算出SrW04晶体中Eu3+的晶体场参数，并组合稀土离子的自由离子参数，对在实验上所测得的实验能级进行拟合，从而从理论的角度再现SrW04中Eu3+的能级。另外通过采用不同稀土离子在同种基质中的晶体场参数和所相应的自由离子参数拟合实验能级，我们也

6、计算出了多种稀土离子在YAl03晶体中的理论能级，并画出了相应的能级图。第四章是本文的另一重要内容，主要是通过扩展第二章的理论到4fN‘15d组态，即使用f-shell程序的扩展版本计算出Er3+在氟化物晶体中4f-5d的吸收光谱，以此用来研究其对于4f与5d电子之间的库仑作用参数和5d电子的自旋轨道耦合作用参数的依赖关系。第五章主要总结本文所做的工作。关键词：稀土离子，发光材料，能级计算，晶体场参数，4f-5d跃迁，f-shell，参数化哈密顿重庆邮电大学硕士论文IIABSTRACTSincet

7、hespecialpartially··filled4fopenshellofrare·-earthionsprovidesveryabundantquantumenergylevelsforluminescence，therearemanyapplicationsofrare—earth·dopedluminescentmaterialsinthelighting，display,opticaltelecommunications，biotechnology,medicaldiagnostics

8、，thedetectionofradiationfieldandSOon．It’Snodoubtthatthetheoreticalsimulationofluminescentpropertiesofrare--earth-·basedmaterialsisveryimportandkeytotheiraboveapplications，thusthisthesismainlyfocusonthetheoreticalsimulationof4fenergylevelsofrar