Моделирование люминесценции комплексов самария в сульфидных и оксидных матрицах
Квантово-химическим методом рассчитаны энергетические уровни комплексов самария в сульфидных и оксидных матрицах и интенсивности люминесцентных переходов. Идентифицированы наиболее яркие переходы (в нашей работе они отличаются от традиционных). Проанализирована зависимость интенсивностей и доля инте...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2003 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2003
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110921 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Моделирование люминесценции комплексов самария в сульфидных и оксидных матрицах / А.А. Золотовский, В.Е. Родионов // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 3. — С. 170-172. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860134019552772096 |
|---|---|
| author | Золотовский, А.А. Родионов, В.Е. |
| author_facet | Золотовский, А.А. Родионов, В.Е. |
| citation_txt | Моделирование люминесценции комплексов самария в сульфидных и оксидных матрицах / А.А. Золотовский, В.Е. Родионов // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 3. — С. 170-172. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Квантово-химическим методом рассчитаны энергетические уровни комплексов самария в сульфидных и оксидных матрицах и интенсивности люминесцентных переходов. Идентифицированы наиболее яркие переходы (в нашей работе они отличаются от традиционных). Проанализирована зависимость интенсивностей и доля интенсивности суммарного красного излучения кластера от его состава, симметрии и геометрии.
Квантово-механічним методом обчислено енергетичні рівні комплексів самарія у сульфідних і оксидних матрицях та інтенсивності люмінісцентних переходів. Ідентифіковано найбільш яскраві переходи (у цій роботі вони відрізняються від традиційних). Проаналізовано залежність інтенсивностей та долі інтенсивності сумарного червоного випромінювання кластера від його складу, симетрії та геометрії.
Energy level and intensity of luminescence transition of samarium complex on sulfide and oxide matrix was calculated by the quantum chemical methods. More light transition (in our paper its single out from other was identified). Dependence of intensity and its red part on claster irradiation was analyzed according to composition, symmetry and geometry.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:46:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 535.376:546.667
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ КОМПЛЕКСОВ
САМАРИЯ В СУЛЬФИДНЫХ И ОКСИДНЫХ МАТРИЦАХ
А.А. Золотовский, В.Е. Родионов
Институт физики полупроводников НАН Украины,
Квантово-химическим методом рассчитаны энергетические уровни комплексов самария в сульфидных и оксидных
матрицах и интенсивности люминесцентных переходов. Идентифицированы наиболее яркие переходы (в нашей работе
они отличаются от традиционных). Проанализирована зависимость интенсивностей и доля интенсивности суммарного
красного излучения кластера от его состава, симметрии и геометрии.
ВВЕДЕНИЕ
Люминесцентные свойства ионов редкоземель-
ных элементов (РЗИ) в различных матрицах интен-
сивно изучаются в настоящее время на эмпириче-
ском и теоретическом уровнях в связи с широким
использованием их в различных оптоэлектронных
устройствах. При этом отмечается повышенный ин-
терес к исследованию поведения РЗИ в сульфидах,
селенидах и оксидах d-металлов как перспективных
систем для получения высокоэффективных люмино-
форов различного назначения.
В настоящей работе исследуется люминесценция
различных материалов, легированных оксидом и
фторидом самария. Экспериментальные данные по
люминесценции вышеназванных систем интерпре-
тируются на основе теоретического моделирования
люминесценции кластеров оксида и фторида сама-
рия в решетке оксида индия.
В данной работе для расчета вероятностей и ин-
тенсивностей оптических переходов иона ( )+3Sm в
кристаллической матрице используется метод моле-
кулярных орбиталей как линейных комбинаций
атомных орбиталей в рамках приближения Рутана.
Использование данного метода позволяет последо-
вательно и наиболее просто учесть влияние симмет-
рии окружения иона, варьирование состава и гео-
метрии этого окружения на оптические свойства
иона.
В качестве моделей для описания поведения
иона самария в матрицах выбраны кластеры, содер-
жащие ион +3Sm в центре кластера, окруженный ли-
гандными атомами серы, кислорода и фтора.
Нескомпенсированность заряда вследствие обрыва
связей, а также заряда рассматриваемого кластера
учитывалась введением эффективного компенсаци-
онного потенциала.
При этом существенно, что если при вычислении
энергетических уровней гамильтониан и локальные
плотности зарядов могут аппроксимироваться сфе-
рически симметричными функциями, то при расчёте
вероятностей люминесцентных переходов такое
приближение неприемлемо, поскольку вклад в веро-
ятность люминесцентного перехода вносится имен-
но отклонением от сферической симметрии.
В связи с этим при энергетических расчётах
были использованы две координационные сферы.
Гамильтониан и локальные плотности зарядов ап-
проксимировались сферически-симметричными
функциями, в то время как при расчёте вероятно-
стей переходов использовалась только первая коор-
динационная сфера, но матричные элементы га-
мильтониана, интегралы перекрытия и матричные
элементы электрических дипольных переходов вы-
числялись без каких-либо предположений о сфери-
ческой симметрии гамильтониана и локальных
плотностей заряда. Таким образом, квантово-хими-
ческая задача построения одноэлектронных орбита-
лей решалась дважды с различными допущениями.
ОПИСАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
По вышеописанной схеме методом, описанным
в [1], рассчитаны вероятности и интенсивности из-
лучения комплексов самария для наиболее ярких
переходов кластеров 3SmF:ZnS , 3SmF и 3232 OSm:OIn
.
На рис. 1, 2 и 3 показаны люминесцентные спек-
тры для 3SmF:ZnS , 3SmF и 3232 OSm:OIn соответ-
ственно: 1 –– экспериментальный спектр (сплошная
линия), 2 –– теоретический спектр (пунктирная ли-
ния).
Погрешность в определении длин волн (при со-
поставлении с экспериментом) не более 10…15 нм
(102 см–1 или 10–2 эВ). Погрешность в определении
абсолютных интенсивностей для 3232 OSm:OIn по
сравнению с экспериментом (фотолюминесценция)
меньше 10 %. В остальных случаях, где эксперимен-
тально определялась электролюминесценция, по-
грешность составляет 15 %.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Полученные данные позволяют проследить зави-
симости
- положения энергетических уровней;
- интенсивности в ряду вещество − кластер −
строение − симметрия.
Для кластеров +3Sm в оксидных матрицах наибо-
лее яркие переходы в ZnO и более красные в 32OIn .
________________________________________________________________________________
170 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (83), с. 170-172.
В сульфидных матрицах более яркие переходы в
ZnS и более красные в CdS . Таким образом, умень-
шение расстояния приводит к возрастанию интен-
сивностей и уменьшению вклада красных перехо-
дов.
Рис. 1. Спектр люминесценции ZnS:SmF3: сплошные линии (1) − эксперимент;
пунктирные (2) − теория
Рис. 2. Спектр люминесценции SmF3: сплошные линии (1) − эксперимент;
пунктирные (2) − теория
Рис. 3. Спектр люминесценции In2O3:Sm2 O3: сплошные линии (1) − эксперимент;
пунктирные (2) − теория
Сравнение межатомных расстояний в указанных
матрицах позволяет сделать вывод о том, что воз-
растание интенсивностей и уменьшение вклада
красных переходов в суммарную интенсивность свя-
зано, прежде всего, с изменением межатомных рас-
стояний в рассматриваемых кластерах. Кроме того,
уменьшение межатомных расстояний M—X (ме-
талл — лиганд) приводит к возрастанию энергии
перехода (сдвигу в сторону более коротких волн).
Анализ влияния строения кластеров на люминес-
ценцию показывает, что замена фтора (F) на кисло-
род (О) или серу (S) в рассматриваемых кластерах
171
приводит к уменьшению интенсивностей. Это, ви-
димо, связано с ростом ионных и ковалентных ради-
усов лигандов, что приводит к уменьшению эффекта
перекрывания АО с АО центрального редкоземель-
ного иона.
В то же время для кластеров 22FSmX ( )S O,=X
относительная доля красного излучения больше,
чем для кластеров 3SmF и FSm 3X . Последнее указы-
вает на зависимость интенсивности излучения от
симметрии.
Полученные результаты наглядно показывают
плодотворность рассматриваемого авторами кванто-
во-химического кластерного подхода к решению во-
просов люминесценции с участием редкоземельных
ионов в различных полупроводниковых матрицах, о
чём свидетельствует высокая точность расчётов
энергии переходов, наглядность и простота анализа
полученных результатов. Ещё одной отличительной
особенностью рассматриваемой методики расчёта
является то, что она позволяет наиболее точно и
полно учесть влияние на энергетическое положение
и интенсивности переходов таких факторов, как теп-
ловые колебания решётки, динамические и реляти-
вистские эффекты.
ЛИТЕРАТУРА
1.А.А. Золотовский, М.Я. Рахлин, В.Е. Родионов,
А.К. Савин. Исследование люминесценции оксида
индия, легированного самарием //Деп. в ГНТБ Укра-
ины 22.04.96. № 992-Ук 96.
МОДЕЛЮВАННЯ ЛЮМІНЕСЦЕНЦИИ КОМПЛЕКСОВ САМАРІЯ
У СУЛЬФІДНИХ ТА ОКСИДНИХ МАТРИЦЯХ
А.А. Золотовський, В.Е. Родионов
Квантово-механічним методом обчислено енергетичні рівні комплексів самарія у сульфідних і оксидних матрицях та
інтенсивності люмінісцентних переходів. Ідентифіковано найбільш яскраві переходи (у цій роботі вони відрізняються
від традиційних). Проаналізовано залежність інтенсивностей та долі інтенсивності сумарного червоного випромінюван-
ня кластера від його складу, симетрії та геометрії.
SIMULATION OF LUMINISCENCE OF SAMARIUM COMPLEX
ON SULFIDE AND OXIDE MATRIX
A.A. Zolotovsriy, V.E. Rodionov
Energy level and intensity of luminescence transition of samarium complex on sulfide and oxide matrix was calculated by the
quantum chemical methods. More light transition (in our paper its single out from other was identified). Dependence of intensity
and its red part on claster irradiation was analyzed according to composition, symmetry and geometry.
172
УДК 535.376:546.667
ВВЕДЕНИЕ
ОПИСАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-110921 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:46:57Z |
| publishDate | 2003 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Золотовский, А.А. Родионов, В.Е. 2017-01-07T08:00:07Z 2017-01-07T08:00:07Z 2003 Моделирование люминесценции комплексов самария в сульфидных и оксидных матрицах / А.А. Золотовский, В.Е. Родионов // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 3. — С. 170-172. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110921 535.376:546.667 Квантово-химическим методом рассчитаны энергетические уровни комплексов самария в сульфидных и оксидных матрицах и интенсивности люминесцентных переходов. Идентифицированы наиболее яркие переходы (в нашей работе они отличаются от традиционных). Проанализирована зависимость интенсивностей и доля интенсивности суммарного красного излучения кластера от его состава, симметрии и геометрии. Квантово-механічним методом обчислено енергетичні рівні комплексів самарія у сульфідних і оксидних матрицях та інтенсивності люмінісцентних переходів. Ідентифіковано найбільш яскраві переходи (у цій роботі вони відрізняються від традиційних). Проаналізовано залежність інтенсивностей та долі інтенсивності сумарного червоного випромінювання кластера від його складу, симетрії та геометрії. Energy level and intensity of luminescence transition of samarium complex on sulfide and oxide matrix was calculated by the quantum chemical methods. More light transition (in our paper its single out from other was identified). Dependence of intensity and its red part on claster irradiation was analyzed according to composition, symmetry and geometry. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Краткие сообщения Моделирование люминесценции комплексов самария в сульфидных и оксидных матрицах Моделювання люмінесценции комплексов самарія у сульфідних та оксидних матрицях Simulation of luminiscence of samarium complex on sulfide and oxide matrix Article published earlier |
| spellingShingle | Моделирование люминесценции комплексов самария в сульфидных и оксидных матрицах Золотовский, А.А. Родионов, В.Е. Краткие сообщения |
| title | Моделирование люминесценции комплексов самария в сульфидных и оксидных матрицах |
| title_alt | Моделювання люмінесценции комплексов самарія у сульфідних та оксидних матрицях Simulation of luminiscence of samarium complex on sulfide and oxide matrix |
| title_full | Моделирование люминесценции комплексов самария в сульфидных и оксидных матрицах |
| title_fullStr | Моделирование люминесценции комплексов самария в сульфидных и оксидных матрицах |
| title_full_unstemmed | Моделирование люминесценции комплексов самария в сульфидных и оксидных матрицах |
| title_short | Моделирование люминесценции комплексов самария в сульфидных и оксидных матрицах |
| title_sort | моделирование люминесценции комплексов самария в сульфидных и оксидных матрицах |
| topic | Краткие сообщения |
| topic_facet | Краткие сообщения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110921 |
| work_keys_str_mv | AT zolotovskiiaa modelirovanielûminescenciikompleksovsamariâvsulʹfidnyhioksidnyhmatricah AT rodionovve modelirovanielûminescenciikompleksovsamariâvsulʹfidnyhioksidnyhmatricah AT zolotovskiiaa modelûvannâlûmínescenciikompleksovsamaríâusulʹfídnihtaoksidnihmatricâh AT rodionovve modelûvannâlûmínescenciikompleksovsamaríâusulʹfídnihtaoksidnihmatricâh AT zolotovskiiaa simulationofluminiscenceofsamariumcomplexonsulfideandoxidematrix AT rodionovve simulationofluminiscenceofsamariumcomplexonsulfideandoxidematrix |