硫化亜鉛薄膜中のツリウムイオンの発光およびエネルギー伝達過程の解明

阐明硫化锌薄膜中铥离子的发光和能量转移过程

基本信息

批准号：
05750036
负责人：
原和彦
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

有機金属気相法によりガラス基板上に作製したZnS:Tm薄膜について、Tm^<3+>イオンの発光特性を解析することにより、その発光およびエネルギー伝達過程に関する知見を得た。特にTm^<3+>イオンの478,796および802nmを中心波長とする発光帯に注目し、35Kまたは2Kにおけるフォトルミネッセンスの強度および立ち上がり・滅衰の時定数のTm濃度依存性を検討した。主要な結果を以下にまとめる。1.478nm発光帯: 発光の強度はTm濃度がおよそ0.005at%までは増大するが、さらにTm濃度を増すと減少に転じた。このことを、蛍光体粉末において最も高い揮度が得られるTm濃度が約0.1at%であることと比較すると、薄膜試料においては著しく低い濃度から濃度消光が生じることがわかった。また滅衰の時定数は発光強度が減少するTm濃度範囲で濃度の増加とともに減少する傾向にある。これらの結果から、Tm濃度の増加に従い励起準位の^1G_4からこの発光に寄与しない過程で緩和する確率が高くなることを明らかにした。2.796nmおよび802nm発光帯: 796nm発光帯については、本研究で測定を行った0.2at%までの濃度範囲では強度の減少はみられなかった。一方、802nm発光帯はTm濃度に対して478nm発光帯と同様の傾向を示した。この結果から、これらの赤外発光の遷移過程について、802nm発光帯は478nm発光帯と始準位を同じくする^1G_4→^3H_5、796nm発光帯は^3F_4→^3H_6と同定するのが適当と考えられる。さらに796nm発光帯については、Tm濃度の増加に従い立上りの時定数が減少することから、この発光が励起される確率が高くなることを明らかにした。以上の結果から、青色発光の励起準位^1G_4から赤外発光の励起準位^3F_4へ緩和する過程が存在することが予想され、その確率がTm濃度の増加に伴い高くなることを明らかにした。これらの過程としては、Tm^<3+>イオン間の交差緩和や欠陥準位を介したエネルギー伝達である可能性が高い。

通过分析有机金属气相法在玻璃基板上制备的ZnS:Tm薄膜中Tm^<3+>离子的发射特性，我们获得了有关发射和能量转移过程的知识。特别地，我们关注中心波长为478,796和802 nm的Tm^<3+>离子的发射带，并研究了光致发光强度和35K或2K下的上升/衰减时间常数的Tm浓度依赖性。主要结果总结如下。 1.478nm发射带：发射强度增加到约0.005at%Tm浓度，但随着Tm浓度进一步增加而开始下降。与荧光体粉末中获得最高挥发性的Tm浓度（大约0.1at%）相比，发现薄膜样品中从极低的浓度开始发生浓度猝灭。此外，在发射强度降低的Tm浓度范围内，衰减时间常数趋于随着浓度的增加而减小。这些结果表明，随着Tm浓度的增加，在对发射没有贡献的过程中从激发能级^1G_4弛豫的概率增加。 2.796nm 和 802nm 发射带：对于 796nm 发射带，在本研究中测量的浓度范围高达 0.2at% 时，没有观察到强度下降。另一方面，802nm发射带相对于Tm浓度表现出与478nm发射带相同的趋势。从这个结果来看，关于这些红外发射的跃迁过程，可以适当地将802 nm发射波段识别为^1G_4→^3H_5，其与478 nm发射波段具有相同的起始水平，并且将796 nm发射波段识别为^3F_4→^3H_6。此外，关于796nm发射带，可知随着Tm浓度增大，上升时间常数减小，该发射的激发概率增大。根据以上结果，预测存在从蓝色发光的激发能级^1G_4到红外发光的激发能级^3F_4的弛豫过程，并且表明这种弛豫的概率随着Tm浓度的增加而增加。做过。这些过程可能是Tm ^ 3+ 离子之间的交叉弛豫和通过缺陷能级的能量转移。