Ce3+和Eu2+離子摻雜晶體中4f-5d躍遷和電-聲子相互作用的理論研究.pdf

1、稀土離子在固體發(fā)光材料中扮演著關(guān)鍵的角色，一直受到人們的廣泛關(guān)注，其中關(guān)于三價(jià)Ce3+和二價(jià)Eu2+離子的實(shí)驗(yàn)研究最為充分。本論文主要研究Ce3+和Eu2+兩種離子：利用第一性原理計(jì)算Ce3+摻雜β-Ca2SiO4的穩(wěn)定局域結(jié)構(gòu)和4f→5d躍遷光譜性質(zhì)；采用三種不同途徑計(jì)算白光LED材料中摻雜Eu2+離子的4f-5d躍遷的電-聲相互作用主要參數(shù)值。
　　第一章簡(jiǎn)要介紹稀土元素的由來(lái)，包括鑭系元素在內(nèi)的17個(gè)稀土元素的發(fā)現(xiàn)和分類(lèi)，中

2、國(guó)稀土元素的含量以及在各行各業(yè)的應(yīng)用，特別強(qiáng)調(diào)在固體發(fā)光材料上的應(yīng)用。同時(shí)對(duì)本工作所涉及的稀土離子Ce3+以及Eu2+離子作了進(jìn)一步簡(jiǎn)單介紹。
　　第二章利用位形坐標(biāo)圖中說(shuō)明電子躍遷過(guò)程中體系總能量的變化以及躍遷過(guò)程涉及的晶格弛豫現(xiàn)象，并給出與晶格弛豫相關(guān)的電-聲相互作用主要參數(shù)值。同時(shí)推導(dǎo)發(fā)光材料的發(fā)射光譜半峰值全寬度值與溫度T的關(guān)系。另外，簡(jiǎn)要概述了第一性原理和密度泛函理論，并介紹了本工作中所需要的計(jì)算軟件。
　　第三章

3、介紹本論文的一個(gè)主體部分，關(guān)于采用第一性原理方法研究Ce3+摻雜β-Ca2SiO4晶體的穩(wěn)定局域結(jié)構(gòu)和4f→5d躍遷光譜性質(zhì)。首先，構(gòu)造Ce3+摻雜β-Ca2SiO4超單胞模型，利用密度泛函理論計(jì)算，獲得Ce3+分別占據(jù)Ca1和Ca2格位的穩(wěn)定局域結(jié)構(gòu)。其次，基于優(yōu)化構(gòu)型，構(gòu)建以Ce3+為中心的鑲嵌離子團(tuán)簇(CeCa1O7Si5)9+和(CeCa2O8Si6)11+，用CASSCF/CASPT2方法獲得Ce3+的4f1和5d1能級(jí)分裂。

4、最后，通過(guò)比較Ce3+分別占據(jù)Ca1和C a2格位時(shí)的超單胞總能量，以及4f→5d躍遷能量的計(jì)算與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)值，發(fā)現(xiàn)Ce3+離子優(yōu)先占據(jù)8配位數(shù)的Ca2格位，并對(duì)實(shí)驗(yàn)激發(fā)光譜進(jìn)行了指認(rèn)。
　　第四章本論文的另一個(gè)主體部分。通過(guò)三種不同途徑擬合計(jì)算白光LED材料中摻雜Eu2+離子4f-5d躍遷的電-聲相互作用主要參數(shù)值。首先，采用三種不同途徑針對(duì)前人所給出的Eu2+摻雜發(fā)光材料的吸收和發(fā)射光譜圖，或不同溫度變化下發(fā)射光譜圖，根據(jù)相關(guān)公