1 重庆邮电大学 光电工程学院，重庆 400065
2 中国科学技术大学 物理学院，安徽 合肥 230026
随基质材料的不同，Bi3+离子可以产生深紫外、可见乃至近红外区域的发光，经常被用作各类发光材料中的激活离子。对Bi3+掺杂的能级结构和发光机理研究有助于新型发光材料的设计和性能改进。本文对近期开展的第一性原理计算的相关方法和结果进行分析总结，讨论了Bi3+掺杂体系基态和激发态的局域结构和电子结构共性，借助位形坐标图分析讨论了该类材料激发、弛豫以及发射的动力学过程。所研究的激发态主要涵盖了Bi3+的6s16p1电子组态、配体?掺杂离子电荷迁移态6s26p1加束缚空穴、金属?金属电荷迁移态6s1加束缚电子以及电子在离子对间迁移形成的Bi2+?Bi4+离子对等4种类型。全文力图从Bi3+光谱学特征的实验指认出发，通过总结各种发光过程的物理图像及理论描述，以若干代表性例子作为依托，展示有关理论和计算对实验现象的分析和指引作用。同时，也简要讨论了发光中心局域结构、基质带隙、缺陷能级等与Bi3+离子发光性质之间的联系。
第一性原理 Bi3+离子 光致发光 激发态 first-principles Bi3+ ions photoluminescence excited states 
Author Affiliations
Abstract
School of Optical and Electronic Information and Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
Two-dimensional (2D) perovskites exhibit broadband emission due to strong exciton–phonon coupling-induced self-trapped excitons and thus would find important applications in the field of white-light emitting devices. However, the available identifying methods for self-trapped excitons are currently rather limited and complex. Here, we identify the existence of self-trapped excitons by Raman spectroscopy in both excited and non-excited states. Under excited states, the shifting of the Raman peak indicates the presence of the lattice distortion, which together with the extra Raman scattering peak reveals the presence of self-trapped excitons. Our work provides an alternative simple method to study self-trapped excitons in 2D perovskites.
self-trapped excitons 2D perovskite Raman spectrum excited states Chinese Optics Letters
2021, 19(10): 103001
1 牡丹江师范学院化学化工学院, 黑龙江 牡丹江 157012
2 吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室, 吉林 长春 130012
选用密度泛函理论中的B3LYP杂化泛函, 在B3LYP/6-31++g(d,p)(C, H, N, S)水平下, 优化了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)的结构, 优化结果表明, 2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子是一个近平面结构。 通过频率计算, 获得了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)的拉曼光谱, 并和实验获得的拉曼光谱图进行了对比, 200～800 cm-1波数段实验获得的拉曼谱带波数和理论计算波数相比, 有一定程度的蓝移, 800～1 800 cm-1波数段实验获得的拉曼谱带波数和理论计算波数相比, 发生了一定的红移。 对实验和理论计算光谱主要振动峰进行线性回归拟合, 相关系数r=0.998, 标准偏差14.98。 实验和理论计算获得的拉曼光谱图基本上是一致的, 表明本文选取的DFT理论计算方法是可靠的。 结合VEDA4软件对2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子的拉曼谱带简正振动模式进行了指认。 此外, 分析并讨论了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)前线轨道及HOMO, LUMO轨道的组成, HOMO和LUMO轨道能级差为3.31 eV, 电子有从HOMO跃迁到LUMO的趋势。 HOMO轨道中S原子的贡献是52.53%, LUMO轨道中硝基N和O原子的贡献分别为23.03%, 19.97%和19.36%。 采用含时密度泛函理论(time dependent density functional theory, TDDFT)对2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)的激发态进行了计算分析, 计算结果表明甲醇溶剂中2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)理论计算的吸收波长为213, 281和437 nm; 实验获得的吸收波长223, 272和353 nm。 对研究2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子的性质, 提供了理论基础。
密度泛函理论 振动光谱 2-巯基-5-硝基苯并咪唑 激发态 Density functional theory (DFT) Vibrational spectrum 2-Mercapto-5-nitrobenzimidazole (MNBMZ) Excited states 光谱学与光谱分析
2019, 39(10): 3047
1 凯里学院 理学院,凯里 556011
2 凯里学院 大数据工程学院,凯里 556011
3 贵州师范学院 物理与电子科学学院,贵阳 550018
以6-311++G(3df,3pd)为基组,采用B3LYP方法研究了不同外电场(-0.05～0.05 a.u.)对CHF=CHF基态分子的几何参数、总能量、电偶极矩、电荷分布、最高占据轨道(HOMO)能级、最低占据轨道(LUMO)能级及能隙的影响,在优化构型的基础上,使用相同的基组和同等强度的外电场,采用CIS-DFT方法研究了CHF=CHF分子前8个激发态的激发能 、跃迁波长和振子强度。结果表明:CHF=CHF的几何参数随电场强度大小及方向变化明显。电场由-0.05 a.u.变化至0.05 a.u.时,体系的总能量先增加后减少;偶极矩先减少后增加;HOMO能级不断减小,而LUMO能级先增大后减少;能隙先增加后减少。激发态的激发能、跃迁波长和振子强度随电场变化较为复杂。
分子结构 外电场 基态 激发态 CHF=CHF CHF=CHF molecular structure external electric field ground state excited states
1 贵州师范学院, 贵州 贵阳 550008
2 贵州师范学院, 贵州 贵阳 550008
采用密度泛函(DFT)B3LYP方法在6-31+G基组水平上优化得到了分子轴方向不同电场作用下,Ti2O4团簇分子的基态稳定构型,电偶极矩μ,分子的总能量等,并且分析了Ti2O4团簇分子从HOMO-2到LUMO+2轨道能量的变化.在优化的构型下,用同样的基组利用CIS-DFT方法计算了外电场下Ti2O4纳米团簇分子的前9个激发态的激发能、波长和振子强度.结果表明,在有外电场的作用下,分子总能量随着外电场的增加不断减小,偶极矩随外电场的增加逐渐增大.其前线轨道的能量也随着外电场的增加逐渐减小.另外,Ti2O4团簇分子的激发能,激发波长和振子强度也受到了外电场的影响.
密度泛函理论 二氧化钛 外电场 激发态 DFT titanium dioxide external electric fields excited states
武汉大学物理科学与技术学院物理系, 湖北 武汉 430072
以Rayleigh-Ritz变分法以及组态相互作用为理论基础,选取Hylleraas基为基元, 计算了氦原子高激发态能级结构,精度达到10－4以上。在低激发态时,计算结果与Drake的计算结果比较接近, 在高L高激发态时,符合理论预期。 此外,选取L=10激发态为样本,分析了氦原子在第十个激发态时能量收敛情况。通过分析,随着基组的扩大, 能量收敛于一个固定数值,从而证明了计算结果的可靠性。最后,选取L=10激发态为样本,分析了氦原子处于高激发态时分 波对应的关联度和能量贡献度。经过计算, (0,L)L组态 贡献度最大,而其他分波的贡献则很小。因此,组态相互作用法可应用于氦原子的高激发态计算。
光谱学 氦原子 高激发态 变分法 spectroscopy helium highly excited states variational method
采用密度泛函(DFT)方法LSDA在6-311++G(d,p)基组水平上优化得到了分子轴方向不同电场(-0.03～0.05 a.u.)作用下,BF分子的基态结构参数、电偶极矩μ、电荷分布、HOMO能级、LUMO能级等。在优化构型下,用同样的基组采用杂化CIS-DFT方法(CIS-LSDA)研究了同样外电场条件下对BF分子的激发能和振子强度的影响。结果表明:随着电场的增加,分子结构与外电场有着强烈的依赖关系,且对电场方向的依赖呈现非对称性。分子总能量先增大后减小,电偶极矩μ先增大,后减小,最后不断增大。电场对振子强度的影响比较复杂,有的增大有的减小,表明电子跃迁光谱强度受外场影响。
外电场 激发态 结构参数 密度泛函理论 external electric field excited states optimized parameters density functional theory
量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学光电研究所, 山西 太原 030006
以室温下的气室铯原子为介质，采用泵浦探测的方法获得激发态之间的光谱。在泵浦光与探测光相向、同向作用于铯原子得到的激发态超精细光谱有很大的差异。当考虑多普勒效应的影响，其分析结果与实验结果相一致。
激发态光谱 泵浦探测光谱 多普勒效应 麦克斯韦速度分布 excited states spectrum pump-probe spectra Doppler effect Maxwell velocity distribution
1 安徽理工大学数理系,淮南,232001
2 中国科学技术大学选键化学实验室,合肥,230026
采用密度泛函理论研究LaO团簇体系.中性分子LaO的基态是两重态(2Σ),阴离子LaO-和阳离子LaO+的基态都是单重态(1Σ).使用不同的方法计算团簇LaO的电子亲和能和电离能.计算结果表明用BLYP方法和弥散极化基组计算结果和实验数据吻合较好.用含时密度泛函理论计算团簇LaO的低能激发态,从理论上归属LaO-的光电子能谱的谱峰和LaO的吸收光谱的谱峰.计算得到与实验一致的结果.
LaO团簇 密度泛函理论 含时密度泛函理论 激发态 LaO clusters Density functional theory Time-dependent density functional theory Excited states 原子与分子物理学报
2005, 22(4): 629
1 中国科学院近代物理研究所,兰州,730000
2 德国重离子研究中心,达姆施达特,D-64291,德国
讨论了类氢铀离子与H2分子碰撞中,经KLL共振转移和激发过程形成类氦铀离子双电子激发态的机制,分析了实验测量到的X射线能谱和各种竞争过程对X射线能谱的贡献.对由于纯电子-电子相互作用形成的双激发态的Kα辐射衰变的超级卫星线的角分布测量结果表明,角分布呈各向异性,电子态布居存在很强的定向排列.
共振转移和激发 双电子激发态 角分布 各向异性 Resonant transfer and excitation Doubly excited states Angular distribution Anisotropy 原子与分子物理学报
2005, 22(2): 192
