光子的量子剪裁QC.ppt
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1、VUV光子的量子剪裁,施朝淑 国家同步辐射实验室,物理系 中国科学技术大学,什么是量子剪裁?(Quantum Cutting),能量下转换(Downconversion) 吸收 一个高能光子(VUV) 发射 两个低能光子(UV-VIS),上转换(Upconversion) 吸收 两个低能光子(IR) 发射 一个高能光子(VIS) (白炽灯中的IR VIS),上转换示意图,YF3:Yb, Er,YF3:Yb, Tb,下转换概念的示意图。I和II是两种不同类型的稀土离子。I是发生量子剪裁的离子,II是接受能量传递的离子。 A:单个离子上连续发射两个可见光光子的量子剪裁过程;B,C,D:两种离子间有
2、能量传递发生的下转换量子剪裁(和为能量传递过程)。,YF3: Pr3+中的量子剪裁,1974年W. W. Piper和J. L. Sommerdjik等报道了YF3:Pr3+中的量子剪裁过程 Pr3+: 4f5d 185nm吸收 一个407nm的蓝光光子(1S01I6) 和 一个620nm的红光光子 (3P03FJ) 量子效率达到140%。但由于407nm发射接近紫外,不利于显色,YF3:Pr3+没有获得使用价值。,620,3FJ,研究意义: 应用绿色照明(无汞荧光灯) 等离子体平板显示(Plasma Display Panel, PDP) 理论扩展稀土离子Dieke能级图 40000cm-1
3、 50000cm-1 68000cm-1 60年代(实验) 理论计算 99年以后VUV研究,两种水银荧光灯及两只白炽灯,水银荧光灯相对白炽灯具有节能和使用寿命长的特点,但汞蒸汽污染环境,危害健康。 无汞荧光灯利用惰性气体放电(如Xe,172nm)来激发发光材料。,对水银荧光灯,汞蒸汽的激发主要在254nm,如果取可见光平均波长在500nm,而荧光粉量子效率为100%,则能量转换效率为51%,而无汞荧光灯的能量转换效率为34%,因而要使无汞荧光灯具有竞争力,就应开发量子效率大于100%的VUV激发可见光量子剪裁效率。,PDP中一个像素单元的成象原理,VUV激发量子剪裁材料研究现状 荷兰: R.
4、T. Wegh等人,A. Meijerink小组, Debye Institute 芬兰: R. J. Lamminmki等, Univ. of Turku (YLiF4:Gd) 德国: C. Feldmann等,Philip Research Lab (Aachen) 印度: A. Kumar等,Banaras Hindu Univ. (氟硼酸盐玻璃中Gd3+的发光) 日本:Kodama等,秋田大学(氟化物) 中国:中科大,北大,北交大,Gd3+-Eu3+间下转换量子剪裁过程示意图,LiGdF4:Eu3+(0.5mol%)中Gd3+被激发到6GJ态(202nm激发)所产生的发射谱(曲线a)与
5、Gd3+被激发到6IJ态(273nm激发)所产生的发射谱(曲线b)。(对来自5D1的发射做了归一),LiGdF4:Eu3+(0.5mol%)中监测Eu3+的5D07F2发射(614nm)所得的激发谱(曲线a)与是监测Eu3+的5D17F2发射(554 nm)所得的激发谱(曲线b),两条激发谱相对8S7/26IJ激发峰强度做了归一。,1999年,R. T. Wegh等在Science上报导了LiGdF4:Eu3+的量子剪裁,PCR:交叉弛豫的几率, PDT:从Gd3+向Eu3+直接能量传递的几率, 下标6GJ或6IJ指出比值R所对应的激发。,R. T. Wegh等利用上式计算了LiGdF4:Eu
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