結晶場制御による量子カッティングの動的挙動の解明と光子カスケードレーザー発振

通过晶体场控制和光子级联激光振荡阐明量子切割的动态行为

基本信息

  • 批准号:
    16656198
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.24万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Exploratory Research
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2004 至 2005
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究では、Gdベース新規フッ化物、ケイ酸塩結晶の希土類イオンのスピン結晶場制御という概念に基づく希土類イオン間の2ステップエネルギー移動のダウンコンバージョンによる量子カッティングの発現とその動的挙動の解明、および2光子発光遷移のカスケード(段階遷移)誘導放出を利用した可視レーザー発振可能性に関する基礎的知見を得ることを目的とし、下記の成果を得た。1.2種あるいは3種のLn(I)^<3+>-Gd^<3+>-Ln(II)^<3+>(Ln^<3+>=Eu^<3+>,Er^<3+>,Tb^<3+>,Pr^<3+>)希土類イオン系で、スピン状態を含む結晶場で、交差緩和と格子間共鳴エネルギー移動を経る2ステップのダウンコンバージョンによる量子カッティングを調べるために、新規なワイドギャップフッ化物KLiGdF_5:Eu^<3+>,K_3GdF^<10>:Eu^<3+>,CsGd_2F_7:Er^<3+>,Tb^<3+>、ケイ酸塩SrY_4(SiO_4)_3O:Pr^<3+>結晶を合成した。その結果、2種のイオン対をもつKLiGdF_5:Eu^<3+>,K_3GdF_<10>、Eu^<3+>では、4f-4fの真空紫外励起で最大140〜165%の交差緩和効率をもつ量子カッティング発現を見出すとともに、量子カッティング効率のEu^<3+>濃度依存を明らかにした。また、量子カッティング過程では、最近接希土類イオン数に基づき、励起Gd^<3+>から第3〜4近接Eu^<3+>までエネルギー移動することを明らかにした。3種のイオン組み合せのCsGd_2F_7:Er^<3+>,Tb^<3+>では、Er^<3+>,Tb^<3+>の真空紫外域の4f^<n-1>5d^1のスピン許容と禁制の励起準位を解明し、Er^<3+>の4f^<11>-4f^<10>5d^1スピン許容準位への真空紫外励起による最大120%のダウンコンバージョン効率をもつ量子カッティング発現を見出すとともに、そのEr^<3+>とTb^<3+>の濃度比依存を明らかにした。ケイ酸塩SrY_4(SiO_4)_3O:Pr^<3+>では、量子カッティングは見出されなかったが、低温で、4f^2-4f^2励起で、2準位系の永続光ホールバーニング現象の発現を新たに見出した。2.量子カッティングの動的挙動の解明のため、KLiGdF_5:Eu^<3+>,K_3GdF^<10>:Eu^<3+>おいて、真空紫外の4f-4f励起および近紫外4f-4f励起の時間分解蛍光スペクトルおよび寿命測定より求めた、発光の立ち上がりと減衰から、交差緩和および格子間の共鳴エネルギー移動の時間挙動を明らかにし、量子カッティング過程が、真空紫外励起後、Eu^<3+>-Gd^<3+>の交換相互作用による交差緩和Gd^<3+>-Gd^<3+>の副格子間の共鳴エネルギー移動の2ステップエネルギー移動過程で起こることを実証した。これらの結果から、Eu^<3+>の4f-4f励起での量子カッティングによるカスケード放出過程に対する基礎的な知見を得るとともに、カスケードレーザー発振の原理的な可能性を見出した。
In this study, we investigated the mechanism of quantum chemical field in the development of rare earth compounds and acid crystals. The results of this paper are summarized as follows: 1. The basic knowledge about the possibility of photon emission induced emission is obtained through the use of visible photon emission. 1.2 3 species Ln(I)^&lt;3+&gt;-Gd^&lt;3 +&gt;-Ln(II)^&lt;3+&gt;(Ln^&lt;3+&gt;=Eu^&lt;3+&gt;,Er^&lt;3 +&gt;,Tb^&lt;3+&gt;,Pr^&lt;3+&gt;) Rare earth species Interlattice resonance and cross relaxation are two important factors affecting the quantum structure of the lattice. KLiGdF_5:Eu^&lt;3+&gt;, K_3GdF ^ :Eu ^&lt;3+&gt;, <10>CsGd_2F_7:Er^&lt;3 +&gt;,Tb^&lt;3 +&gt;, SrY_4(SiO_4)_3O:Pr^&lt;3+&gt; crystals were synthesized. The results show that the maximum cross-section mitigation efficiency of KLiGdF_5:Eu^&lt;3 +&gt;, K_3GdF_<10>, Eu^&lt;3+&gt;, 4f-4f VUV excitation is 140 ~ 165%. The quantum process of the quantum system is the following: the nearest contact with the earth element is the base element, the excitation is Gd^&lt;3+&gt;, the third to fourth contact with Eu^&lt;3+&gt;, the excitation is Gd^&lt;3+&gt;, the excitation is Gd ^&lt;3+&gt;. The maximum allowable tolerance and inhibition excitation threshold of 4f ^5d ^1 in the vacuum ultraviolet region of CsGd_2F_7:Er^&lt;3 +&gt;, Tb ^&lt;3 +&gt;,Tb^&lt;3 +&gt;<n-1>, Er^&lt;3 +&gt;, Tb ^&lt;3+&gt;, Er^&lt;3+<11><10>&gt;, Tb^&lt;3 +&gt;, Tb A new phenomenon of permanent luminescence in SrY_4(SiO_4)_3O:Pr^&lt;3+&gt; system was found at low temperature, 4f^2-4f^2 excitation and 2-level system. 2. The time decomposition of quantum excitation, KLiGdF_5:Eu^&lt;3 +&gt;, K_3GdF ^<10>:Eu^&lt;3+&gt;, vacuum ultraviolet 4f-4f excitation, near-ultraviolet 4f-4f excitation, and lifetime measurement Eu^&lt;3+&gt;-Gd^&lt;3+&gt; exchange interaction, cross relaxation, resonance between Gd^&lt;3 +&gt;-Gd^&lt;3+&gt; sublattices, shift process, shift process, etc. The results show that the quantum excitation of Eu^&lt;3+&gt; and Eu^&lt;4 +&gt; is based on the fundamental knowledge of the emission process.

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Visible quantum cutting through downconversion in KLiGdF5:Eu3+ crystals
  • DOI:
    10.1063/1.2135893
  • 发表时间:
    2005-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    N. Kodama;S. Oishi
  • 通讯作者:
    N. Kodama;S. Oishi
Radiative and nonradiative processes responsible for long-lating phosphorescence of Eu^<3+>-doped barium silicates
辐射和非辐射过程导致Eu^3掺杂硅酸钡的长滞后磷光
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Mitsuo;Yamaga;N. Kodama;M. Yamaga;N.Kodama;M.Yamaga
  • 通讯作者:
    M.Yamaga
Radiative and nonradiative decay processes responsible for long-lsting Phosphorescence of Eu^<2+>-doped barium silicates
辐射和非辐射衰变过程导致Eu^2掺杂硅酸钡的长效磷光
Visible quantum cutting through downconversion in Eu3+-doped KGd3F10 and KGd2F7 crystals
  • DOI:
    10.1063/1.1713038
  • 发表时间:
    2004-05-24
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Kodama, N;Watanabe, Y
  • 通讯作者:
    Watanabe, Y
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