Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny AJ Wojtowicz

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

2. WYKŁAD 2 PLAN Jak wzbudzić jon aktywatora? (absorpcja); przykłady rodzajów przejść, wąskie i szerokie pasma, sprzężenie elektron – matryca Jony metali przejściowych jako aktywatory Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

3. Y2O3:Eu3+ Pasmo absorpcji własnej matrycypasmo CT w UVostre linie charakterystycznedla Eu3+ Blasse, Grabmaier, rys. 2.1 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

4. YF3:Eu3+ nie ma pasma absorpcji własnej matrycypasmo CT w VUVwidoczne pasmo przejść f-d Blasse, Grabmaier, rys. 2.6 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

5. Wzbudzenie poprzez matrycę (HL – host lattice peak, przejście pomiędzy pasmem przewodnictwa i walencyjnym) Przejście charge transfer (CT) Przejścia f – d Przejścia f – f Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

6. Jon Re3+ w matrycy H = Hjon + Hjon-matryca + Hmatryca Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

7. Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

8. Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

9. Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

10. Dlaczego przejścia elektronowe w jonie aktywatora dają (czasami) szerokie pasma? Diagram konfiguracyjny Inne położenie równowagi w stanie wzb. Blasse, Grabmaier, rys. 2.3 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

11. Prawdopodobieństwo przejścia Moment przejścia <wzb.,osc|qr|podst.,osc><wzb.|qr|podst.> <osc|osc> Funkcje oscylacyjne pokazano na rysunku (dla stanu podst. i wzb.) Blasse, Grabmaier, rys. 2.4 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

12. Prawdopodobieństwo przejścia będzie funkcją energii jak pokazano obok dla absorpcji Blasse, Grabmaier, rys. 2.5 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

13. Izolatory: wiązanie jonowe, duża przerwa energii wzbr., silna lokalizacja nośników ładunku Półprzewodniki: wiązanie kowalencyjne (najlepiej w materiale jednoskładnikowym np. Si, czy Ge), mała przerwa energii wzbr., słaba lokalizacja nośników ładunku Efekt nefelauksetyczny: przesunięcie pasma absorpcji spowodowane zmianami charakteru wiązania od jonowego do kowalencyjnego Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

14. Efekt nefelauksetyczny: przejście charge transfer na jonie Eu3+ w różnych materiałach:YPO4 – 45000 cm-1YOF – 43000 cm-1Y2O3 – 41700 cm-1LaPO4 – 37000 cm-1La2O3 – 33700 cm-1LaOCl – 33300 cm-1Y2O2S – 30000 cm-1 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

15. Efekt nefelauksetyczny: Jon Gd3+ przejście 8S → 6P7/2w różnych materiałach:LaF3 – 32196 cm-1LaCl3 – 32120 cm-1LaBr3 – 32096 cm-1Gd3Ga5O12 – 31925 cm-1GdAlO3 – 31923 cm-1 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

16. Efekt nefelauksetyczny: Jon s2 (Bi3+) przejście 1S0→ 3P1 w różnych materiałach:YPO4 – 43000 cm-1YBO3 – 38500 cm-1ScBO3 – 35100 cm-1La2O3 – 32500 cm-1Y2O3 – 30100 cm-1 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

17. Jony metali przejściowychjako aktywatory luminescencji (niewypełniona powłoka 3d gwarantuje nisko leżące stany wzbudzone) konfiguracja [Ar]4s2, 3dn Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

18. Metale przejściowew układzie okresowym Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

19. Jony metali przejściowych konfiguracja dn widma – ostre linie i szerokie pasma Diagramy Tanabe-Sugano:zależność energii elektronowej od parametru Dq czyli współrzędnej konfiguracyjnej Q lub R Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

20. Diagram Tanabe-Sugano: Ti3+konfiguracja d1 5 orbitali d, w polu kryst. kub. orbitale t (3x) iorbitale (2x) Blasse, Grabmaier, rys. 2.8 Dq(octa) = -9/4Dq(tetra) = -9/8Dq(cubic) Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

21. Widmo absorpcji: Ti3+widoczne przejście 2T2 – 2Ei przejście CT w UV CT t → e Blasse, Grabmaier, rys. 2.11 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

22. Diagram Tanabe-Sugano: Cr3+konfiguracja d3 Konfiguracje silno-polowe t3, t2e, te2, e3 10Dq, 20Dq, 30Dq Blasse, Grabmaier, rys. 2.9 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

23. Widmo absorpcji: Cr3+ w tlenku Y2O3 Blasse, Grabmaier, rys. 2.12 widoczne szerokie spinowo-dozwolone pasma Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

24. Diagram Tanabe-Sugano: Mn3+konfiguracja d5 Blasse, Grabmaier, rys. 2.10 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

25. Widmo absorpcji: Mn3+ w MnF2 widoczne wąskie i szerokie pasma Blasse, Grabmaier, rys. 2.13 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny