Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

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

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 1 Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny AJ Wojtowicz Instytut Fizyki UMK Zakład Optoelektroniki."— Zapis prezentacji:

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

2 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 2 Wykład 8 PLAN Przejścia bezpromieniste w izolowanym centrum luminescencji (słabe i silne sprzężenie elektron – fonon, trzeci stan)

3 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 3 Słabe i silne sprzężenie elektron – fonon

4 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 4 Trzeci stan (np. CT lub d)

5 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 5 Czas życia stanu wzbudzonego:

6 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 6 Pomiar czasu życia stanu wzbudzonego; wzbudzenie impulsem prostokątnym. Po ustaniu wzbudzenia:

7 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 7 Natężenie po scałkowaniu: Dla stanu ustalonego (stałe wzbudzenie):

8 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 8 Słabe sprzężenie elektron – fonon wzbudzony stan elektronowy przechodzi w stan podstawowy emitując p fononów – emisja wielofononowa

9 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 9 Prawdopodobieństwo emisji jednego fononu (bosonu): gdzie A to współczynnik Einsteina emisji spontanicznej dla fononu a to obsadzenie stanu fononowego o danej energii

10 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 10 Prawdopodobieństwo emisji p fononów: gdzie Ostatecznie: Gap Law

11 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 11 Emisja wielofononowa; zależność od temperatury dla różnych p L.A. Reiseberg, 1968, PhD thesis, John Hopkins Univ.

12 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 12 Emisja wielofononowa; LaBr 3 :Dy 3+ p ~ 5, ħω ~ 155 cm -1 W 0 ~ 8.8x10 3 s -1 Reiseberg, Moos, 1967

13 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 13 Emisja wielofononowa; zależność od przerwy energetycznej, GAP LAW, YAlO 3 :Nd, Eu, Ho, Er, Tm Weber, 1973

14 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 14 Emisja wielofononowa ze stanów wzbudzonych ziem rzadkich w wybranych materiałach w funkcji przerwy energetycznej Weber, 1973

15 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 15 Jony ziem rzadkich w roztworach wodnych i w uwodnionych kompleksach Gd 3+ jedyny jon RE emitujący wydajnie: ΔE ~ 32000cm -1, ν max ~ 3500 cm -1 Tb 3+ : ΔE ~ cm -1 i Eu 3+ : ΔE ~ cm -1 dość silnie tłumione Inne jony praktycznie nie luminezują W NaLa(SO 4 )·H 2 O: Gd 3+ Q ~ 100%, Tb 3+ Q ~ 70%, Eu 3+ Q ~ 10%, Sm 3+ Q ~ 1%, Dy 3+ Q ~ 1%

16 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 16 Szkła tlenkowe ν max ~ 1000 – 1200 cm -1 (krzemiany, borany, fosforany), tylko Gd, Tb i Eu luminezują wydajnie Duża poprawa dla szkieł bazujących na fluorkach i z innymi tlenowcami (S, Se, Te): znacznie niższa częstość ν max Eu 2 Mg 3 (NO 3 ) 12 ·24H 2 O brak sprzężenia Eu z drganiami H 2 O (dzięki izolującym jonom molekularnym NO 3 ) wydajność Eu wysoka

17 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 17 Relaksacja przez emisję wielofononową z wyższych stanów wzbudzonych Eu 3+ (4f 6 ) emituje ze stanów wzbudzonych: 5 D 0 (czerwona), 5 D 1 (zielona), 5 D 2 (niebieska) wszystkie trzy w Y 2 O 3 (ν max ~ 600 cm -1 ), ale w krzemianach i boranach tylko czerwona Przykład: NaGdTiO 4 :Eu 3+ w niskich temperaturach występują dwie emisje; w wyższych temperaturach tylko z 5 D 0

18 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 18 NaGdTiO 4 :Eu 3+ (4f 6 ) przy wzbudzeniu w 5 D 1 emisja z 5 D 1 (5x10 3 s -1 ) ale po czasie ok. 10 μs pojawia się emisja z 5 D 0 (narastanie) W nr 5 D 1 na 5 D 0 ok. 1.3x10 4 s -1 w 4.2 K ok. 4x10 4 w 300 K p ~ 5, ħω ~ 347 cm -1

19 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 19 Tb 3+ (4f 8 ) 5 D 4 (zielona), 5 D 3 (niebieska), ΔE ~ 5000 cm -1 dla niskich koncentracji Tb zawsze występują obie emisje, chyba, że częstość ν max jest bardzo wysoka

20 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 20 Gd 3+ (4f 7 ) 6 P J 8 S 3 (uv), ΔE ~ cm -1 Bez tłumienia nawet z wodą (~3500 cm -1 ) W przeźroczystych matrycach z niską częstością ν max występują emisje: 6 I J, 6 D J, 6 G J Blasse, Grabmaier, rys. 4.3

21 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 21 Blasse, Grabmaier, rys. 4.4 Emisja VUV z Gd 3+ (4f 7 )

22 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 22 Silne sprzężenie elektron – fonon częstość drgań modu oscylacji sprzężonej z centrum

23 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 23 Czas życia stanu wzbudzonego:

24 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 24 M.J. Weber, 1973, Solid State Commun. wzór Motta Natężenie emisji

25 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 25 wzór Motta Linia ZP częstość fononu offset parabol (6%) Blasse, Grabmaier, rys. 4.7 tunelowanie

26 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 26 Tunelowanie wydajność Q mniejsza od 1 nawet dla T=0 Blasse, Grabmaier, rys. 4.8

27 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 27 Silne sprzężenie elektron – fonon Znaczenie przesunięcia parabol; duże ΔQ powoduje małe ΔE CaWO 4, b. wydajny w RT SrWO 4, wydajny w obniżonej temperaturze BaWO 4, nie świeci nawet w 4.2 K Grupa WO 4 identyczna, ale większe jony Sr, Ba, tworzą bardziej miękkie otoczenie grupy WO 4, większy offset parabol

28 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 28 Perowskity A 2 BWO 6 (ordered perovskites) A, B ziemie alkaliczne Mg, Ca, Sr, Ba Jony B utrudniają ekspansję, A nie Blasse, Grabmaier, rys. 4.5

29 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 29 A 2 BWO 6 : U 6+ T q (K)ΔQ A = BaB = Ba BaSr BaCa BaMg SrMg CaMg Dane z JThW de Hair, G. Blasse, J. Lumin. 1976, J. Solid St. Chem Materiały o dużej wydajności kwantowej są sztywne; miękkie materiały słabo świecą

30 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 30 CaWO 4 i CaMoO 4 Bardzo podobne, ale poziomy energetyczne dla WO 4 leżą wyżej o ok cm -1 CaWO 4 wydajna niebieska emisja w RT CaMoO 4 częściowo tłumiona zielona emisja

31 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 31 Udział 3 stanu dla Eu (CT – charge transfer) CT zasila stany 5 D J np dla Y 2 O 3 :Eu Blasse, Grabmaier, rys. 4.9

32 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 32 Dla większego offsetu stan CT zasila stan podstawowy, niska wydajność luminescencji wzbudzanej poprzez CT Blasse, Grabmaier, rys. 4.9

33 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 33 Udział stanów d dla Pr 3+ Emisja z d może być tłumiona przez przejście bezpromieniste do stanów 4f 2 Blasse, Grabmaier, rys. 4.10


Pobierz ppt "Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 1 Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny AJ Wojtowicz Instytut Fizyki UMK Zakład Optoelektroniki."

Podobne prezentacje


Reklamy Google