1 / 38

Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny AJ Wojtowicz

Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny AJ Wojtowicz Instytut Fizyki UMK Zakład Optoelektroniki. Wykład 5 PLAN

keiji
Download Presentation

Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny AJ Wojtowicz

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny AJ Wojtowicz Instytut Fizyki UMKZakład Optoelektroniki Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  2. Wykład 5 PLAN Luminescencja w materiałach aktywowanych jonami ziem rzadkich, Eu3+ (przejścia elektryczno – dipolowe wymuszone statycznym polem krystalicznym; (przejścia nadczułe)inne przykłady: Tb3+, Sm3+, Dy3+, Pr3+, Ho3+, spektroskopia Er3+ Szerokopasmowe przejścia d-f w jonach ziem rzadkich 3+ Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  3. Jony ziem rzadkich: Eu3+ 7F0 stan podstawowy stany wzbudzone: 5D0, 5D1, 5D2, 5D3, 5D4czerwona emisja z 5D0 do różnych poziomów multipletu 7FJ 5DJ multiplet prosty, więc najbliższe wyższe poziomy leżą blisko; zatem relaksują bezpromieniście do 5D0 (ale mogą mieć udział w emisji; dla odp. wysokich temperatur) Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  4. Przejścia elektryczno – dipolowe wymuszone polem krystalicznym o niskiej symetrii Vcryst Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  5. Przejścia elektryczno – dipolowe wymuszone polem krystalicznym o niskiej symetrii Vcryst Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  6. Przejścia elektryczno – dipolowe wymuszone polem krystalicznym o niskiej symetrii Vcryst funkcje parzyste funkcje nieparzyste Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  7. Przejścia elektryczno – dipolowe wymuszone polem krystalicznym o niskiej symetrii Vcryst funkcje parzyste funkcje nieparzyste Vcryst z inwersją Vcryst bez inwersji Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  8. Pole krystaliczne Vcryst może modyfikować f. falową;z rachunku zaburzeń mamy bowiem: Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  9. Pole krystaliczne Vcryst może modyfikować f. falową;z rachunku zaburzeń mamy bowiem: Zatem moment przejścia: Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  10. Pole krystaliczne Vcryst może modyfikować f. falową;z rachunku zaburzeń mamy bowiem: Zatem moment przejścia: będzie różny od 0, ale tylko wtedy, gdy: Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  11. Ponieważ funkcje 5d i 4f mają określone i różne parzystości moment przejścia będzie różny od 0 ale tylko wtedy, gdy funkcja f będzie zawierać domieszkę funkcji d (mieszanie funkcji o różnej parzystości) ZATEM dla Vcryst bez inwersji M2 różne od 0 a dla Vcryst z inwersją M2 równe 0 Składowa pola krystalicznego bez inwersji zwiększa prawdopodobieństwo przejść elektryczno – dipolowych Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  12. Pole krystaliczne z inwersją i bez inwersji Blasse, Grabmaier, rys. 3.10 Błąd: 2 jony Na zamiast 2 Lu Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  13. Pole krystaliczne z inwersją: nie ma przejść elektryczno – dipolowych wymuszonych statycznym polem krystalicznym; ZATEM występują przejścia magnetyczno – dipolowe lub przejścia wibronowe elektryczno - dipolowe sprzężone z drganiami o niskiej symetrii (bez inwersji); linia pseudo – zero – fononowa przesunięta o fonon drgań ΔJ = 0, ±1, ale 0 → 0 wzbronione Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  14. Pole krystaliczne Vcrystz inwersją Dominuje przejście magnetyczno – dipolowe 5D0 – 7F1 występują słabe przejścia elektryczno – dipolowe wymuszone drganiami5D0 – 7F2 Blasse, Grabmaier, rys. 3.10 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  15. Pole krystaliczne Vcryst bez inwersji:występują przejścia elektryczno – dipolowe wymuszone statycznym polem krystalicznym, o specyficznych regułach wyboru: ΔJ = 0, ±2, nadczułość (hypersensitivity)ale 0 → 0 zabronionedodatkowo, dla J = 0 (stan wzbudzony)przejścia na J nieparzyste wzbronione. Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  16. Pole krystaliczne Vcrystbez inwersji Wystąpią słabe przejścia:5D0 – 7F1 (magnetyczno – dipolowe) i wymuszone elektryczno – dipolowe Dominuje przejście: 5D0 – 7F2, nadczułe elektryczno – dipolowe Wystąpią słabe przejścia:5D0 – 7F4,6 wymuszone elektryczno - dipolowe Blasse, Grabmaier, rys. 3.10 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  17. Widma Eu3+ w polu kryst. z inwersją i bez inwersji Blasse, Grabmaier, rys. 3.10 Wyraźnie korzystniejszy indeks barwy, CRI Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  18. Jony ziem rzadkich: Tb3+ 7F6 stan podstawowy stany wzbudzone: 5D4, 5D3, 5D2, 5D1zielona emisja z 5D4, dominuje ΔJ = 1niebieska z 5D3 do różnych poziomów multipletu 7FJ 5DJ multiplet odwrócony, więc 5D3 leży wyżej; niskie prawdopodobieństwo relaksacji bezpromienistej (inaczej niż dla Eu3+) Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  19. zielona emisja Tb3+ w GdTaO4 niebieska emisja Blasse, Grabmaier, rys. 3.11 Duże J, duża liczba składowych rozszczepionych polem krystalicznym Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  20. Jony ziem rzadkich: Sm3+ 6H5/2 stan podstawowy stany wzbudzone: 4G5/2, 4F3/2, itd czerwona i pomarańczowa emisja z 4G5/2 na 6H5/2ΔJ = 0i wyższe poziomy 6HJ Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  21. Jony ziem rzadkich: Dy3+ 6H15/2 stan podstawowy stany wzbudzone: 4F9/2, 4I15/24G11/2, W emisji dominują przejścia do: 6H15/2 (~470 nm) i 6H13/2 (~ 570 nm) Drugie z przejść jest nadczułe, ΔJ = 2 (będzie dominować w układach ze składową pola krystalicznego bez inwersji) Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  22. Jony ziem rzadkich: Pr3+ 3H4 stan podstawowy stany wzbudzone: 3P0,1,2, 1D2, W emisji dominują przejścia z 3P0 do: 3H4 (zielona emisja), 3H6 i 3F2 (czerwona) Z 1D2 występuje emisja czerwona lub podczerwona Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  23. Jony ziem rzadkich: Ho3+ 5I8 stan podstawowy Emisja w obszarze widzialnym Multiplet stanu podstawowego; wystąpi w widmie wzbudzenia emisji d – f jonu Er3+ Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  24. Jony ziem rzadkich: Er3+ 4I15/2 stan podstawowy stany wzbudzone: 4IJ tego samego multipletu (obszar podczerwieni; telekomunikacja) Stany wzb. 4F7/2, 4S3/2, emisja w obszarze widzialnym Stany wzbudzone konfiguracji 4f105dw emisji obszar VUV ok. 160 nm (ultrafiolet próżniowy) Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  25. Przejścia d – f w jonach 3+ Jon Ce3+ Stan podstawowy 2F5/2 i 2F7/2 Konfiguracja 4f Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  26. Przejścia d – f w jonach 3+ Jon Ce3+ Stan wzbudzony:2D5/2 degeneracja orbitalna 5x, łączna 10x 5 orbitali d rozszczepia się w polu krystalicznym xy, yz, xz orbitale t(3) z2, x2 – y2 orbitale e(2) http://wwwchem.uwimona.edu.jm:1104/courses/CFT_Orbs.html Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  27. Układ poziomów konfiguracji 5d jonu Ce3+ Manthey, PRB 8 (1973) 4086Fig. 5 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  28. Emisja Ce3+; przejście z najniższego stanu d do stanów 2F5/2 i 2F7/2 LiYF4:Ce, 4.2 K Linia 0 – fononowa (możliwe 4 linie) i powtórzenia fononowe Blasse, Grabmaier, rys. 3.13 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  29. Emisja Ce3+; i 2F7/2 CaF2:Ce (0,003 mol%), 2.2 Kpłyta fotograficzna 2F5/2 Manthey, PRB 8 (1973) 4086Fig. 7 2F7/2 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  30. BaF2:Ce, widmo wzbudzenia emisji Ce3+ (323.5 nm) Badania własne, Hamburg 2007 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  31. BaF2:Ce, widmo wzbudzenia emisji Ce3+ (323.5 nm) Badania własne, Hamburg 2007 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  32. BaF2:Ce, widmo wzbudzenia emisji Ce3+ (323.5 nm) Badania własne, Hamburg 2007 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  33. BaF2:Ce, widmo emisji Ce3+ (199 nm) Badania własne, Hamburg 2007 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  34. Transmisja w podczerwieni, przejścia 2F5/2 na 2F7/2 LuAP, RT, Zych et al. 1998 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  35. Układ poziomów 4f jonu Ce3+w LuAP, Zych et al. 1998 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  36. Układ poziomów konfiguracji 4f jonu Ce3+ w CaF2 Manthey, PRB 8 (1973) 4086Fig. 8 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  37. Emisja d – f dla Ce w wybranych materiałach Tlenki 300 – 400 nm (YAG 550 nm)czasy zaniku rzędu 30 – 70 nsLuAP – 17 ns Fluorki 290 – 320 nmczasy zaniku rzędu 20 – 30 ns Czasy zaniku ~λ2 Długości fal, efekt nefelauksetyczny, pole krystaliczne Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

  38. Emisja d – f; inne jony 3+ Pr3+ (4f2): od 250 nm do 350 nm Nd3+ (4f3) ok. 170 – 200 nm Niżej leżące stany f; krótsze czasy życia 10 ns (Pr) i 6 ns (Nd)zależność ~λ2 Dla jonów powyżej Gd wolne emisje d – f nisko– i wysoko–spinowe stany 4fn-15d Przejście z odwróceniem spinu prowadzi do stanu o niższej energii; reguły Hunda Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

More Related