【摘 要】
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由于Ba2Mg（PO4）2:Eu2+黄色磷光体、Sr2VO4Cl和Sr5（VO4）3Cl自激活磷光体、Mg2Sn O4:Mn2+绿色磷光体以及Li Sc Si2O6:Cr3+近红外磷光体表现出宽频吸收和发光效率高等优点,在压力预警、光电器件和交通安全标示领域等方面有着重要的应用。施加压力可以改善上述荧光材料的电子特性和光电性能,是一种有效的光学和光电性能调控方法。本文研究了通过压力调控的方式对上述
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由于Ba2Mg（PO4）2:Eu2+黄色磷光体、Sr2VO4Cl和Sr5（VO4）3Cl自激活磷光体、Mg2Sn O4:Mn2+绿色磷光体以及Li Sc Si2O6:Cr3+近红外磷光体表现出宽频吸收和发光效率高等优点,在压力预警、光电器件和交通安全标示领域等方面有着重要的应用。施加压力可以改善上述荧光材料的电子特性和光电性能,是一种有效的光学和光电性能调控方法。本文研究了通过压力调控的方式对上述荧光材料进行了性能改善。研究发现这些荧光材料的能带结构、态密度、电荷密度、静态介电常数和静态折射率随着压力的增加而明显变化,同时吸收谱随着压力的增加出现蓝移现象,这些荧光材料在压力预警和传感器件方面有着潜在的应用。具体内容如下所示:第一章,介绍了荧光材料的发光原理和分类、压力调控的研究现状以及本文的研究内容。第二章,介绍了本文理论计算中采用的第一性原理、密度泛函理论和计算软件。第三章,为了探索Ba2Mg（PO4）2:Eu2+黄色磷光体是否具有压力预警传感性能的潜力,本章通过掺杂Eu2+和施加压力协同调控磷光体的电子结构和光学性质。通过计算结合能判断Eu2+占据的格位。发现随着压力的增加,带隙将会增大,电荷转移会受到影响并改善结构内的电子得失状况。通过对光学性质的研究发现,Eu2+掺杂浓度的增加将会使磷光体的极化能力和光跃迁强度得到加强。介电函数与吸收系数的峰值以及静态折射率随着压力的增加而增大,导致了发射峰的蓝移。第四章,为了调控自激活磷光体的吸收和发射光波段,本章研究了压力对Sr2VO4Cl和Sr5（VO4）3Cl自激活磷光体的电子结构和光学性质的影响。研究发现压力调节了带隙值,使Sr2VO4Cl的带隙值从3.696 e V变化到0.317 e V,使Sr5（VO4）3Cl的带隙值从3.805 e V变化到2.358 e V。Sr2VO4Cl和Sr5（VO4）3Cl的吸收系数随着压力的增加出现蓝移,且在吸收谱中出现了新的吸收峰。压力也可以调节价带和导带的电子布局方式。上述结果证明了Sr2VO4Cl和Sr5（VO4）3Cl是一种对压力敏感的材料,适用于压力传感器。第五章,为了改善绿色磷光体的电子特性和光学性能,本章通过掺杂Mn2+和施加压力的方式调控Mg2Sn O4:Mn2+的电子结构和光学性质。通过计算结合能确定了Mn2+占据的格位。电子结构的研究显示掺杂Mn2+会导致Mg2Sn O4:Mn2+的带隙从1.892 e V减小为0。掺杂Mn2+会致使价带顶的主要贡献由O-2p轨道变为Mn-3d轨道,施加压力后导带底部的主要贡献新增Sn-5s轨道。当Mn2+掺杂浓度为0.33时可见光区域的吸收系数达到了最大值,在15-30 e V这个能量范围内Mg2Sn O4:Mn2+在压力的作用下发生了蓝移。第六章,为了增强近红外磷光体的光电性能,本章通过利用Cr3+掺杂和施加压力协同调控Li Sc Si2O6:Cr3+磷光体的电子结构和光学性质。结果发现掺杂Cr3+能够导致能带杂化,使带隙减小为0,当掺杂浓度为0.125时,Li Sc Si2O6:Cr3+结构的光跃迁强度最大。但是施加压力后带隙先增大后减小,吸收系数对于低能区域的光电响应强烈。Li Sc Si2O6:Cr3+吸收系数的极大值随着压力的增加而增加并在80 GPa时达到了最大值,在16.41-29.11 e V这个能量范围内发生了蓝移。掺杂Cr3+会致使Cr-3d轨道贡献价带顶和导带底,而在施加压力后Si-3p轨道贡献了导带底部。
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