【摘 要】
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稀土离子的4fn和4f n-15d组态相对基态的能量位置已得到深入研究和广泛应用,而对于基态相对于基质的价带和导带所处的能级位置知之甚少,这直接影响到如何解释发光材料的
【机 构】
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北京交通大学光电子技术研究所,发光与光信息技术教育部重点实验室,北京,100044
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稀土离子的4fn和4f n-15d组态相对基态的能量位置已得到深入研究和广泛应用,而对于基态相对于基质的价带和导带所处的能级位置知之甚少,这直接影响到如何解释发光材料的量子效率,价态稳定以及热猝灭等问题.我们选用应用较广的Y3A15O12(YAG)为基质,利用热释光谱重点研究了不同价态稀土离子相对于YAG的导带和价带所处的能级位置.通过测试YAG：Ce3+ (Pr3+、Tb3+),Yb3+的热释光谱,并利用热释光强度随波长和温度的变化做出的等势图,确定了Yb3+相关热释峰.通过测试不同加热速度下的热释光的峰值,利用公式βE/kT2m=s exp(-E/kT m)求得E值,即Yb2+的基态位于YAG导带下约1.2 eV处.将样品的TL激发光谱与荧光激发光谱进行对比,可确定Ce3+ (pr3+、Tb3+)位于导带和禁带中的能级位置.利用所得数据和Dorenbos模型,可得到稀土离子在YAG中的能级示意图.发光过程为：Ce3+(Pr3+、Tb3+)作为空穴陷阱,从价带俘获空穴,变为正四价离子；Yb3+离子作为电子陷阱,从导带俘获电子变为Yb2+离子.热激发使得电子从电子陷阱(Yb2+)释放,经由导带与空穴陷阱(Ce4+等)的空穴复合,导致Ce3+ (pr3+、Tb3+)离子的特征发射.该能级图有助于解释一些相关发光现象,并进一步设计具有实用价值的发光材料.
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