真空紫外()光谱

真空紫外()光谱第1页，共49页，2023年，2月20日，星期日VUV激发物理与固体能态研究宽禁带半导体中受激发光（如ZnO）宽禁带绝缘体的电子态（如CeF3、PbWO4、BaFBr:Eu）稀土离子的高激发态（GdLiF4:Eu）内层芯电子的激发（BaF2型）第2页，共49页，2023年，2月20日，星期日

新型闪烁体研究进展BaF2BaF2:CeCeF3PbWO4Lu2SiO5:Ce第3页，共49页，2023年，2月20日，星期日闪烁体的发展受高能物理与核医学发展的驱使引言、第4页，共49页，2023年，2月20日，星期日HEP闪烁体的基本要求:高密度(>6g/cm3)高效率(>10ph/MeV)快衰减(<100ns)高辐照硬度(>106rad)低成本(2$/cm3)第5页，共49页，2023年，2月20日，星期日第6页，共49页，2023年，2月20日，星期日BaF2用于超级超导对撞机SSC第7页，共49页，2023年，2月20日，星期日第8页，共49页，2023年，2月20日，星期日第9页，共49页，2023年，2月20日，星期日医用闪烁体的应用X-rayCTPETX射线闪烁体的主要特性第10页，共49页，2023年，2月20日，星期日计算机断层扫描（CT）的优点CT的工作原理第11页，共49页，2023年，2月20日，星期日正电子发射断层扫描（PET）工作原理闪烁体特性第12页，共49页，2023年，2月20日，星期日发光机理

———BaF2快发光的起源———CeF3发光中的能量损失通道———PWO的发光中心与动力学特性———GSO:Ce,LSO:Ce中的能量传递第13页，共49页，2023年，2月20日，星期日第14页，共49页，2023年，2月20日，星期日第15页，共49页，2023年，2月20日，星期日Fig.1EmissionspectraofCeF3crystalunderVUVexcitationat6K(a)and454K(b).Fig.2EmissionspectraofCeF3atlowtemperature(33-230K)with365nmexcitation.第16页，共49页，2023年，2月20日，星期日不同温度下CeF3晶体发光的激发谱CeF3晶体发光(340nm)的衰减曲线(T=350K)结果表明：290nm中心-→340nm中心,Ce3+→受缺陷干扰的Ce3+的能量传递第17页，共49页，2023年，2月20日，星期日第18页，共49页，2023年，2月20日，星期日PWO在4-150eV的激发谱(400nm发射)第19页，共49页，2023年，2月20日，星期日Thetemperaturedependenceofluminescenceintensityat430nmand510nmexcitedby82nmSR,thedashlinesarefittingcurvesofthetwocomponentsofblueband.PWO发光的强温度猝灭(三个量级)第20页，共49页，2023年，2月20日，星期日(a)Pb-O配位层EXAFS函数(b)W-O配位层EXAFS函数点线：实验结果；实线：拟合结果拟合结果第21页，共49页，2023年，2月20日，星期日第22页，共49页，2023年，2月20日，星期日PbWO4发光中心的观点：蓝带（430nm带），WO42-,Pb2+,束缚激子绿带（520nm带），“WO3+F”，“WO42-+Oi”红带（610nm带），VO，Pb3+“WO42-+Oi”绿光中心的主要依据：

实验 理论 微结构（发射光谱）（能隙计算）（EXAFS） 第23页，共49页，2023年，2月20日，星期日EmissionspectraofCe3+intheGSO:Ceunderexcitationwith189nmaboveRT:a)372K,b)453K第24页，共49页，2023年，2月20日，星期日第25页，共49页，2023年，2月20日，星期日LSO:Ce发光的激发谱UV区有温度猝灭，VUV区无温度猝灭第26页，共49页，2023年，2月20日，星期日单晶微晶VUV（178nm）激发下LSO:Ce发光的温度依赖（随温度升高，略有增强）。第27页，共49页，2023年，2月20日，星期日单晶微晶VUV（178nm）激发下LSO:Ce发光衰减的温度依赖第28页，共49页，2023年，2月20日，星期日VUV和UV激发下发光过程的示意图VUV激发——基质激发+载流子传输+发射UV激发——发光中心直接激发+发射第29页，共49页，2023年，2月20日，星期日3.提出了PbWO4绿光中心的新观点，可能是“WO42-+Oi”（富氧），而不是“WO3+F”（缺氧）主要进展：1.研究了BaF2型快发光的起源2.发现了CeF3闪烁体的级联能量传递4.GSO:Ce,LSO:Ce在VUV-UV激发下发光的温度效应第30页，共49页，2023年，2月20日，星期日纳米发光材料纳米ZnS:Mn----高量子效率,快发光衰减ms

10ns(缩短5个量级),具有‘反常’特点(已被否定)

现研究的纳米材料:(1)紫外激光:ZnO薄膜,ZnO颗粒(即其掺杂）

(2)高效红光:Y2O3:Eu,Y2SiO5:Eu,Gd2SiO5:Eu(3)高效快闪烁体:Y2SiO5:Ce,Gd2SiO5:Ce(降低生成温度,熔点

1600C,2000C)第31页，共49页，2023年，2月20日，星期日纳米ZnO紫外激光材料

国际前沿的新热点极强的商业背景1997,Science”WillUVLasersBeattheBlues”,

日本,香港1998,PRL(CaoH.),纳米份体中观察到

UV激光1999,在美国召开首届国际ZnO专题会2001,Science等报导:纳米线,带,棒

极强的自组装特性第32页，共49页，2023年，2月20日，星期日SeveralspecialstructureofZnO:(a)nanobelt,(b)tetrapod-likecrystals,(c)nanorodsand(d)nanowires第33页，共49页，2023年，2月20日，星期日Twodifferentmodelsoflightamplificationfor(a)randomsystem.and(b)ordersystem.(a)(b)第34页，共49页，2023年，2月20日，星期日纳米结构ZnO薄膜的UV激光发射阈值240kwcm-2第35页，共49页，2023年，2月20日，星期日Powder!ZnO纳米颗粒(50nm)的UV激光发射第36页，共49页，2023年，2月20日，星期日六角形结构(nm)晶面构成谐振腔LasingZnO薄膜的微观结构第37页，共49页，2023年，2月20日，星期日直流溅射法制备ZnO薄膜的AFM图第38页，共49页，2023年，2月20日，星期日ZnO薄膜发光

UV带源于激子发光(本征);绿带源于缺陷第39页，共49页，2023年，2月20日，星期日UV带随激发密度超线性增长绿带是亚线性增长第40页，共49页，2023年，2月20日，星期日

Fig.1EmissionspectraofZnOfilmatdifferenttemperature,λex=195nmFig.2Integratedintensitiesof290and380nmemissionpeaksatdifferenttemperaturesFig.3SuggestedbandstructureofZnOfilm第41页，共49页，2023年，2月20日，星期日发射谱（λex=195nm）(a)：time-integrated(b)：fasttimewindow(4-8ns)(c)：slowtimewindow(20-160ns)abcZnO薄膜290、380nm发射的激发谱（T=7K）。第42页，共49页，2023年，2月20日，星期日Muffin-tin（FP-LMTO）方法计算所得ZnO价带的电子总态密度和Zn4s，O2p（三种不同取向轨道）—左图，以及Zn3d（五种不同取向轨道）的分态密度分布—右图。

第43页，共49页，2023年，2月20日，星期日ZnO的能带结构及其光跃迁示意图第44页，共49页，2023年，2月20日，星期日Fig.2.Decayspectraof290nmat13K,90Kand130K.λex=195nm.第45页，共49页，2023年，2月20日，星期日ZnO单晶发光(无Lasing,上图);薄膜发光(Lasing,下图)美国WakeForest大学测试结果第46页，共49页，2023年，2月20日，星期日ZnO单晶与薄膜(USTC)的时间分辨光谱第47页，共49页，2