固體材料中類溶劑化動(dòng)力學(xué)過程：Eu3+離子摻雜納米微晶光譜特性的研究.pdf

1、光學(xué)特性是稀土離子的主要特性，在晶體中稀土離子的光譜主要來自4fN組態(tài)電子的躍遷。4fN組態(tài)的電子一方面受4fN-15d組態(tài)電子的屏蔽，另一方面在晶體中又強(qiáng)烈地受晶體場(chǎng)環(huán)境的影響。正因?yàn)槿绱?，稀土離子展現(xiàn)出有趣的光譜特性，尤其是Stark劈裂和紅移。本文首次建立了固體材料中類溶劑化動(dòng)力學(xué)模型來研究晶格場(chǎng)如何調(diào)制光譜特性。利用Eu3+離子作為熒光探針，采用“熱誘導(dǎo)-腐蝕”法制備了Eu3+摻β-PbF2和BaF2的納米微晶。通過光譜研究、結(jié)

2、構(gòu)分析、電荷密度分布模擬證明了類溶劑化模型的合理性。
　　在類溶劑化動(dòng)力學(xué)模型中，晶格場(chǎng)被認(rèn)為是一種靜電場(chǎng)而促使稀土離子的電荷密度重新分布。通過光激發(fā)，中心離子的電偶極矩?cái)U(kuò)大導(dǎo)致整體系統(tǒng)的靜電場(chǎng)不平衡。中心離子的電荷密度重新分布來調(diào)整晶格場(chǎng)平衡。調(diào)整過程中，電子云畸變導(dǎo)致能級(jí)劈裂和漂移。靜電場(chǎng)的方向和大小分別決定了電子云畸變的形狀和電子云大小，進(jìn)一步?jīng)Q定了光譜的Stark劈裂和峰位偏移。特別指出的是，β-PbF2:Eu3+和 Ba

3、F2:Eu3+的電荷密度分布模擬圖表明電子云畸變只發(fā)生在Eu3+上而不是周圍配位離子上。這就證明類溶劑化動(dòng)力學(xué)也是依靠中心離子的電子云密度分布來完成的。
　　基于點(diǎn)電荷靜電場(chǎng)模型，計(jì)算出了晶格場(chǎng)的方向和強(qiáng)度。相同的晶格場(chǎng)方向?qū)е码娮釉苹冃螤钕嗤?，所以引起了相同Stark劈裂數(shù)目。較強(qiáng)的靜電場(chǎng)導(dǎo)致電子云分布范圍較大，導(dǎo)致發(fā)射光譜紅移。類溶劑化動(dòng)力學(xué)模型考慮了電荷密度分布的中間媒介作用，即可以通過施加外加電場(chǎng)或調(diào)整基質(zhì)結(jié)構(gòu)來調(diào)整電荷