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 3 PLAN Jony ziem rzadkich jako aktywatory Przejścia absorpcyjne; stan podstawowy Jony o konfiguracji s 2 i d 0 Absorpcja matrycy; przejścia pasmo – pasmo i ekscytony Frenkla

3 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 3 Jony ziem rzadkich jako aktywatory luminescencji (niewypełniona powłoka 4f gwarancją istnienia nisko leżących stanów wzbudzonych) Atomy ziem rzadkich: [Xe]6s 2 (5d 1 )4f n

4 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 4 n = 5 n = 6 Ziemie rzadkie w układzie okresowym pierwiastków

5 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 5 Jony ziem rzadkich Konfiguracja …4f n 5s 2 5p 6 i 4f n-1 5d przejścia w powłoce 4f n – wąskie linie przejścia 4f n – 4f n-1 5d – szerokie pasma przejścia CT L 0 4f n – L -1 4f n+1 – szerokie pasma

6 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 6 Blasse, Grabmaier, rys. 2.14

7 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 7 Stany podstawowe konfiguracji 4f n dla różnych jonów Reguły Hunda 1. Maksymalny spin S 2. Maksymalny orbitalny moment pędu L 3. Rosnące J (malejące dla multipletów odwróconych) Kolejnym elektronom ze spinem (np.) do góry przypisujemy kolejne największe wartości M L

8 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 8 I elektron: M L = 3, S = ½; Ce 3+ (L = 3, S = ½) 2 F J II elektron: M L = 2, S = ½; Pr 3+ (L = 5, S = 1) 3 H 4-6 III elektron: M L = 1, S = ½; Nd 3+ (L = 6, S = 3/2) 4 I 9/2-15/2 IV elektron: M L = 0, S = ½; Pm 3+ (L = 6, S = 2) 5 I 4-8 V elektron: M L = -1, S = ½; Sm 3+ (L = 5, S = 5/2) 6 H 5/2-15/2

9 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 9 VI elektron: M L = -2, S = ½; Eu 3+ (L = 3, S = 6/2) 7 F 0-6 VII elektron: M L = -3, S = ½; Gd 3+ (L = 0, S = 7/2) 8 S 7/2 VIII elektron: 6 dziur, jak Eu Tb 3+ (L = 3, S = 6/2) 7 F 6-0 IX elektron: 5 dziur, jak Sm; Dy 3+ (L = 5, S = 5/2) 6 H 15/2-5/2 X elektron: 4 dziury, jak Pm, itd….

10 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 10 Ce i Gd w perowskitach Lu Badania własne

11 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 11 Gd 3+ w perowskitach Lu Badania własne

12 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 12 Gd 3+ w perowskitach Lu 6 P J : J = 7/2, 5/2, 3/2 Widzimy dwie składowe z czterech możliwych dla J = 7/2 (J cryst = 7/2, 5/2, 3/2, 1/2) Prawdopodobnie widzimy J cryst = 7/2 i nierozdzielone J cryst = 5/2, 3/2 i 1/2 Badania własne

13 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 13 Przejścia CT Przejścia CT dla jonów 4+ jony 3+ z tendencją do redukcji, do, np.: Ce 4+, Pr 4+, Tb 4+ oraz dla jonów 3+ z tendencją do utlenienia do np.: Sm 2+, Eu 2+, Yb 2+ (stabilne konfiguracje 4f 7 lub 4f 14 )

14 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 14 Przejścia 4f – 5d Przejścia 4f n 4f n-1 5d dla jonów 3+ np. Ce 3+, Pr 3+, Tb 3+ z tendencją do redukcji (wysoko leżący stan 4f obniża zwykle bardzo dużą energię przejścia) oraz dla jonów 2+ np. Sm 2+, Eu 2+, Yb 2+ ta sama przyczyna, wzgl. długofalowa emisja Poziom d zakotwiczony do pasma przewodnictwa

15 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 15 Poziomy f i d jonu ziemi rzadkiej w polu krystalicznym o niskiej symetrii Blasse, Grabmaier, rys. 3.12

16 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 16 Widmo absorpcji: Ce 3+ w CaSO 4 Symetria kubiczna ze składową o niskiej symetrii Blasse, Grabmaier, rys. 2.16

17 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 17 Jony o konfiguracji s 2 Przejścia s 2 – sp dozwolone (parzystość): Δl = ±1 Konfiguracja s 2 stan 1 S 0 Konfiguracja sp stany wg. kolejności od najniższego: 3 P 0, 3 P 1, 3 P 2, 1 P 1 Reguły wyboru

18 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 18 Widmo absorpcji: Tl 1+ w KI Przejścia s 2 – sp (parzystość): Δl = ±1 ilustracja reguł wyboru: ΔS = 0 ΔJ = 0, ±1 3 P 0 zabroniony Spin – orbita i drgania Blasse, Grabmaier, rys. 2.17

19 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 19 Jony o konfiguracji s 2 : As 3+ (4s 2 ), Sb 3+ (5s 2 ), Bi 3+ (6s 2 ) rosnące sprzężenie s – o Inne jony s 2 : Sn 2+, Sb 3+, Te 4+ (5s 2 ) Te 4+ (np. w Cs 2 SnCl 6, przez podstawienie Sn 4+ Sn oddaje 4 elektrony chlorom) Tl +, Pb 2+, Bi 3+ (6s 2 )

20 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 20

21 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 21 Ważny przypadek podobny do s 2 : Izolowany jon tlenu O 2-, konfiguracja 2p 6 Przykłady: LiF:O 2-, CdF 2 :O 2-, SrLa 2 OBeO 4, przejście w absorpcji 2p 6 2p 5 3s, w emisji 2p 5 3s 2p 6 szerokie pasma (duża zmiana rozkładu ładunku – wiązania po przejściu)

22 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 22 Jony o konfiguracji d 0 najczęściej kompleksy z jonami tlenu YVO 4, YNbO 4, CaWO 4, Ca 3 WO 6, CaMoO 4 Jon centralny oddaje wszystkie elektrony walencyjne i d Przejście absorpcyjne CT z orbitalu niewiążacego tlenu na stan d jonu centralnego w kompleksie np. WO 4 2- O 2- nonbonding p W 6+

23 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 23 Jony o konfiguracji d 0 w układzie okresowym

24 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 24 Położenie pierwszego pasma absorpcji w kompleksie zależy od ostatniego potencjału jonizacji centralnego jonu. Przykłady: CaWO 4 – cm -1, CaMoO 4 – cm -1, W – 61 eV, Mo – 70 eV CaWO 4 – cm -1, Ca 3 WO 6 – cm -1 : silniejsze pole krystaliczne obniża niższy, pusty stan jonu W 6+

25 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 25 ABSORPCJA MATRYCY Najczęściej prowadzi do generacji par elektron – dziura, ale: ekscytony Frenkla Przykłady ekscytonów Frenkla: NaCl (pierwsze pasmo absorpcji 8 eV (155 nm) Cl 1- 3p 6 3p 5 4s CaWO 4 – przejście CT w grupie WO 4 2- O 2- nonbonding p W 6+

26 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 26 Ekscyton Frenkla na anionie

27 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 27 Ekscyton Frenkla na kationie


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