Is the Mg-related GaN blue luminescence deep-level an MgO surface state?
本研究通过低温表面光电压谱发现Mg掺杂GaN中与蓝色发光相关的深能级实为MgO表面态，而非体缺陷，并证实纯MgO粉末在无GaN时也能产生相同发光。
2024-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Similarity of the 3.42 eV and near-band-edge 3.47 eV luminescence bands in GaN
我们表明，在GAN中的3.42 eV的光致发光（PL）带是相同的内在起源的近边缘$\sim$ 3.47 eV带，但产生的区域的极性相反，其特征在于不同的应变和生长速率。两个吸收边的热检测在0.35 K的纳米柱结构，表现出两个频带。Micro-PL研究表明，这些带的温度/功率行为相似，在紧密间隔的斑点伴随着激子能级排序的改变的强度竞争。应变引起的一维载流子限制在小反转域可能解释了带之间观察到的离散窄线。
2003-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature stability of excitons and transverse-electric polarized deep-ultraviolet luminescence in atomically thin GaN quantum wells
量子限制深刻影响纳米材料中电子、空穴和激子的性质和相互作用。我们采用第一性原理计算研究了极端量子限制对AlN中1 ~ 4个原子单层厚度的GAN量子阱的电子、激子和辐射性质的影响。我们确定的准粒子带隙，激子能量和波函数，辐射寿命，和莫特临界密度作为一个功能以及势垒厚度。我们的研究结果表明，量子限制在GAN单层增加的带隙高达5.44 eV和激子的结合能高达215 meV，表明激子在室温下的热稳定性。激子辐射寿命在室温下为1至3纳秒，而激子解离的Mott临界密度约为10 $^{13}$ cm $^{-2}$。发光是横向电偏振的，这有利于从c面异质结构中提取光。我们还介绍了一个简单的近似模型计算激子辐射寿命的基础上的自由载流子双分子辐射复合系数和激子半径，这与我们的结果与Bethe-Salpeter方程的预测。我们的研究结果表明，原子薄的GAN量子阱在室温下表现出稳定的激子，在深紫外高效发光体，以及室温激子器件的潜在应用。
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Surface-Assisted Luminescence: the PL Yellow Band and the EL of n-GaN Devices
虽然每个人都应该知道，测量从来没有直接在材料上进行，而是在设备上进行，但这通常不是真的。设备是能够交换能量的物理系统，因此受物理定律的影响，这些定律决定了它们提供的信息。因此，我们不应该忽视设备的影响，在测量中，我们天真地假设，光致发光（PL）是体发射的表面效应。通过将这种不合理的假设替换为GAN表面器件的适当模型，它们的黄带PL变为表面辅助发光，从而可以预测当空穴被带到它们的表面时最近在n-GaN器件中观察到的弱电致发光。
2012-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the valence and concentration of europium and luminescence centers in GaN through co-doping and defect association
采用第一性原理混合密度泛函缺陷计算方法研究了铕掺杂GAN的缺陷物理。这包括稀土掺杂剂与本征点缺陷（Ga和N空位）和无意存在或有意并入主体材料中的其它杂质（O、Si、C、H和Mg）之间的相互作用。虽然三价Eu $^{3+}$离子通常被发现是主要的，当Eu在纤锌矿GAN中的Ga位点处被并入时，二价Eu $^{2+}$也是稳定的，并且被发现在带隙区域中的费米能级值的小范围内是主要的。Eu的$^{2+}$ /Eu $^{3+}$比值可以通过调节费米能级的位置和通过缺陷缔合来调节。我们发现与氧共掺杂可以促进Eu掺入晶格。未缔合的Eu $_{\rm Ga}$是一种电学和光学活性缺陷中心，其行为受到局部缺陷-缺陷相互作用的深刻影响。缺陷络合物如$_{\rm Ga}$、$_{\rm Ga}$、$_{\rm Ga}$、$_{\rm Ga}$和$_{\rm Ga}$ -$_{\rm Ga}$可有效地充当深载流子陷阱，并介导从主体到$^{3+}$-电子核的能量转移，然后导致尖锐的红色$f$内发光. Eu相关的缺陷也可以引起缺陷-带发光。例如，未缔合的Eu $_{\rm Ga}$被确定为在n型含Eu $^{2+}$的GAN中观察到的宽蓝光发射的可能来源。这项工作要求重新评估的某些假设有关特定的缺陷配置，以前为Eu掺杂的GAN和进一步调查的起源（Eu，Mg）掺杂的样品中观察到的光致发光滞后。
2021-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Effect of charge transfer band on luminescence properties of Yb doped Y2O3 nano particles for blue-far yellow emission
研究了Yb掺杂Y2 O3纳米颗粒在可见光区的光致发光特性。在体相和纳米Yb：Y2 O3的激发光谱中存在335 nm和370 nm的峰，而在纯Y2 O3中不存在这些峰，这证实了Yb 3+掺杂的起源。Yb掺杂不仅改变了纳米Y_2O_3的电荷转移带（CTB），而且有助于电子从CTB跃迁到Yb的基态2F_5/2和2F_7/2能级。这导致对于335 nm激发，从~400 nm到~650 nm（白光发射范围）的强强度宽发射。
2016-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Visualising highly localised luminescence in GaN/AlN heterostructures in nanowires
利用扫描透射电子显微镜（STEM）在光谱成像模式下对GAN纳米线中GAN/AlN量子盘（QDiscs）的光学性质进行了纳米尺度空间分辨阴极发光（nanoCL）研究。对于QDisc区域中的电子束激发，由于GAN和AlN之间的高带隙差，发光信号高度局部化，空间延伸低至5 nm。这允许在相邻QDisc的发射之间进行区分，并且用于证明在纳米线侧壁上无意地生长的约3 nm厚和20 nm长的棒（量子棒，QRod）的横向夹杂物的存在。这些结构，也观察到的STEM暗场成像，被证明是光学活性的nanoCL，发射在类似的，但通常较短，相对于大多数QDiscs的波长。
2015-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localization and defects in axial (In,Ga)N/GaN nanowire heterostructures investigated by spatially-resolved luminescence spectroscopy
(In嵌入在自组装GAN纳米线中的Ga）N插入物对于固态发光器中的应用是当前感兴趣的。这样的结构表现出众所周知的宽发射带。我们使用阴极射线发光光谱成像在扫描电子显微镜和单纳米线上的显微光致发光光谱，以了解更多关于这种发射的机制。我们观察到的位移的发射能量沿堆叠的六个插入内的单个纳米线，可以解释的成分拉动。我们的研究结果也证实了报告，在潜在的波动内的插入载体的本地化起着至关重要的作用，这些纳米线为基础的发射器的发光。此外，我们解决了我们的测量中的结构和点缺陷的贡献。
2014-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Blue luminescence of Au nanoclusters embedded in silica matrix
采用325 nm He-Cd激发光对镶嵌在SiO2基质中的Au纳米团簇进行了光致发光研究。Au团簇生长的离子束混合与100 KeV Ar+照射Au [40 nm]/SiO2在不同的注量和随后的高温退火。高于~ 3eV的蓝色带与胶体Au纳米团簇和支撑的Au纳米岛的报道值密切匹配。费米能级以上的sp电子的辐射复合占据d-带空穴被指定为观察到的发光峰。在3.1 eV和3.4 eV的峰相关的X-和L-对称点的能隙，分别与可能参与的弛豫机制。在3.4 eV处的峰位置随着团簇尺寸的减小而发生蓝移，据报道这是由于小团簇中的压缩应变。基于密度泛函理论的全势线性缀加平面波加局域轨道的第一性原理计算采用交换相关能的广义梯度近似（GGA）（FP-LAPW+LO）形式，通过计算不同应变值下的能带结构和联合态密度（JDOS）来估计X和L对称点的带隙，以解释~的蓝移0.1 eV，在L-对称点周围团簇尺寸减小。
2004-09-29 cond-mat.mtrl-sci
A Photonic Atom Probe Analysis of the Effect of Extended and Point Defects on the Luminescence of InGaN/GaN Quantum Dots
我们报告了一个样品的相关显微镜研究包含三个堆栈的InGaN/GAN量子点（QD）生长在不同的衬底温度，每个堆栈由3层的QD。沿生长轴降低衬底温度会导致结构缺陷的扩散。然而，发光强度朝向表面增加，尽管螺纹位错的密度更高，揭示了更靠近衬底的QD层表现为非辐射点缺陷的陷阱。在原子探针层析成像实验结合原位显微光致发光，它是可能的，以隔离位于最顶端的量子点堆，更接近样品表面的单个量子点的光发射。单个QD发射线在实验期间显示光谱偏移，证实了在原子探针断层扫描期间由于材料蒸发而导致的弹性应变的松弛。
2021-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Blue luminescence of SrTiO3 under intense optical excitation
实验研究了纯钛酸锶和电子掺杂钛酸锶在强脉冲近紫外光激发下的蓝绿色光致发光，其发光强度与激发强度和温度的关系。发射光谱和时间分辨的发射衰减测量和分析的框架内简单的唯象模型。我们发现一个有趣的蓝到绿的转变发生在纯样品中的温度增加，而不是在掺杂材料中不存在。作为温度的函数测量的发光产率和衰减速率可以建模以及作为标准的激活行为。领先的电子空穴复合过程中发生的初始衰变被确定为二阶，或双分子，在最近的报道中，有利于三阶解释为俄歇过程。发光的时间衰减可以很好地描述的模型的基础上的两个相互作用的人口的激发，分别确定与相互作用的缺陷捕获（可能形成激子）和移动电荷。最后，从测量的掺杂和样品依赖的发光产率，我们得出结论，负责发光的辐射中心可能是本征结构缺陷以外的体氧空位。
2009-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Luminescence associated with stacking faults in GaN
基面层错是纤锌矿半导体中一类重要的光学活性结构缺陷。纤锌矿基体的2 H堆积向3C锌-尖晶石堆积的局部偏离在基质晶体的间隙中诱导束缚态，导致激子的局域化。由于这些平面缺陷的二维性质，堆垛层错充当量子阱，引起具有特征能量的激子的辐射跃迁。因此，发光光谱法能够检测到，即使是一个单一的堆垛层错，否则完美的纤锌矿晶体。本文综述了GAN中与层错相关的发光特性。与不同类型的堆垛层错的发射能量以及可以转移这些能量的因素进行了讨论。在这种情况下，量子限制的斯塔克效应在这些锌-铌酸盐/纤锌矿异质结，这是从纤锌矿GAN的自发极化的结果，强调的重要性。本文的讨论扩展到纤锌矿基体中的锌-锰链段。此外，其他因素影响的发射能量和线宽的堆垛层错相关的峰，以及在室温下获得的结果进行了解决。本文中提出的考虑也可以转移到其他纤锌矿半导体。
2014-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence of nanoscale Anderson localization induced by intrinsic compositional disorder in InGaN/GaN quantum wells by scanning tunneling luminescence spectroscopy
我们给出了InGaN/GAN量子阱本征合金成分无序引起的安德森局域化的直接实验证据。我们的方法依赖于从扫描隧道显微镜尖端到近表面单量子阱的电子局部注入下的发光光谱的测量。在几纳米尺度上观察到发射线形状的波动。单个局域态的窄发射峰特征得到解决。在局域化景观理论的框架内的计算提供了有效的约束势的组成波动所产生的地图。这一理论很好地解释了所观察到的纳米尺度载流子局域化和这些安德森型局域态的能量。局域态发射的能量扩展与通常观察到的InGaN/GAN量子阱结构的非常宽的光致发光或电致发光光谱一致。
2018-05-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quenching of the luminescence intensity of GaN nanowires under electron beam exposure: Impact of C adsorption on the exciton lifetime
在扫描电子显微镜中GAN纳米线的电子辐照强烈地降低了它们的发光效率，如阴极发光成像和光谱所示。我们证明，这种发光猝灭起源于在已经存在的表面状态和新的表面状态的形成诱导的C的吸附在纳米线侧壁上的电荷捕获的组合。这些效应的相互作用导致淬火的复杂的时间演变，这强烈地依赖于单位面积的入射电子剂量。电子辐照样品的时间分辨光致发光测量结果表明，碳吸附层影响非辐射和辐射复合动力学。
2017-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
GaN Nanowall Network: A new possible route to obtain efficient p-GaN and enhanced light extraction
我们证明了以纳米壁网络（NwN）形态形成的GAN可以克服光电器件中的基本限制，并且能够实现高光提取和有效的Mg掺入以实现高效的p-GaN。采用等离子体辅助分子束外延（PA-MBE）技术生长了Mg掺杂GAN纳米壁网络（NwN），并利用光致发光（PL）谱、拉曼光谱、高分辨X射线衍射（HR-XRD）、X射线光电子能谱学（XPS）和二次离子质谱（SIMS）对样品进行了表征。我们记录了光致发光增强（$ \approx $ 3.2倍）在轻掺杂GAN相比，未掺杂的NwN。对于重掺杂GAN（Mg $>10^{20}$原子$cm^{-3}$），在2.95和2.7 eV处出现两个不同的（且宽的）蓝色发光峰，其中观察到2.95 eV峰对退火敏感。XPS和SIMS测量估计结合的Mg浓度为GAN NwN形态中的$10^{20}$原子$cm^{-3}$，同时将其带边发射保持在$\approx$ 3.4 eV。从SIMS测量中观察到，与表面相比，朝向GAN/Al $_2$ O $_3$界面的Mg积累更高。
2016-11-30 cond-mat.mtrl-sci
NO2 adsorption on GaN surface and its interaction with the yellow-luminescence-associated surface state
本研究揭示GaN表面选择性吸附空气中微量NO2，导致黄光相关表面态带电并改变表面能带弯曲，而真空温和热处理可恢复其本征状态，为GaN器件稳定性问题提供解决思路。
2024-05-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Luminescent N-polar (In,Ga)N/GaN quantum wells grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy at high temperature
通过等离子体辅助分子束外延在约650 °C的常规生长温度下在独立GAN衬底上制备的N极性（In，Ga）N/GAN量子阱即使在10 K下也不表现出任何可检测的发光。在本工作中，我们研究了在730 °C恒温下生长在Ga和N极性GAN衬底上的（In，Ga）N/GAN量子阱。这种异常高的温度导致Ga极性样品的In掺入消失。相比之下，量子阱的In含量为20%和突变界面上形成的N-极性GAN。此外，这些量子阱表现出空间上均匀的绿色发光带至室温，但观察到该带的强度强烈淬灭与温度。依赖于温度的光致发光瞬态表明，这种热猝灭与高密度的非辐射Shockley-Read-Hall中心具有大的电子和空穴捕获系数有关。
2017-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Defect energy levels and persistent luminescence in Cu-doped ZnS
硫化锌（ZnS）基材料广泛用于许多应用中。然而，由于缺乏对缺陷能级的详细了解，材料的电学性质和发光机制仍然引起争论。在这里，我们报告的第一性原理研究的原生点缺陷和杂质在zincredZnS使用混合密度泛函计算。我们发现，阳离子和阴离子的空位和反位缺陷引入深缺陷的带隙中的能级，并可以作为施主或受主依赖于费米能级的位置。替代杂质Cu $_{\rm Zn}$充当深受主，因此对p型导电性没有贡献。另一方面，替代杂质Al $_{\rm Zn}$和Cl $_{\rm S}$是浅施主。更重要的是，我们识别孤立的（即，未缔合的）Cu $_{\rm Zn}$作为ZnS基磷光体中观察到的绿色发光源，以及Cu $_{\rm Zn}$ $-$ Al $_{\rm Zn}$和Cu $_{\rm Zn}$ $-$ Cl $_{\rm S}$缺陷复合物作为蓝色发光源。材料可以具有绿色和蓝色发射，其相对强度取决于非关联缺陷和缺陷复合物浓度之间的比率，这也与实验观察一致。
2019-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Delayed luminescence and thermoluminescence in laboratory-grown diamonds
本文研究实验室生长金刚石中的延迟发光与热释光，提出基于电荷俘获的模型解释橙色磷光，并将红色磷光归因于可能具有三能级系统的点缺陷。
2024-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Suppressed Defect Emission and Enhanced Blue Luminescence of Zn-Doped CuBr Quantum Dots synthesized in Room-Temperature Synthesis
University of Calicut（喀拉拉大学）；Indian Institute of Technology (Indian School of Mines)（印度理工学院（印度矿业学院））
本研究通过室温环保合成制备Zn掺杂CuBr量子点，抑制缺陷发射并增强蓝色发光，实现96.4%色纯度，为高效无毒蓝光材料提供可扩展策略。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comparison of the luminous efficiency of Ga- and N-polar In$_{x}$Ga$_{1-x}$N/In$_{y}$Ga$_{1-y}$N quantum wells grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy
研究了用等离子体辅助分子束外延技术在GAN和6 H-SiC衬底上生长的Ga和N极性In $_{x}$ Ga $_{1-x}$ N/In $_{y}$ Ga $_{1-y}$ N量子阱的发光特性。与它们的Ga极性对应物形成鲜明对比的是，在独立GAN上制备的N极性量子阱不表现出任何可检测的光致发光。结合量子阱的共振激发的能带分布的理论模拟，使我们能够排除载流子逃逸和随后的表面复合的发光的情况下的原因。为了探索在阱和势垒之间的界面处的高浓度的非辐射缺陷的假设，我们分析了在6 H-SiC上制备的Ga-和N-极性量子阱作为阱宽度的函数。对于Ga和N极性样品都观察到强烈的发光。正如预期的那样，由于量子限制斯塔克效应，Ga极性量子阱的发光随着阱宽的增加而猝灭和红移。相比之下，来自N-极性样品的发光的强度和能量基本上与阱宽度无关。透射电子显微镜显示，N-极性量子阱表现出突然的界面和均匀的组成，排除富In团簇的发射作为这种异常行为的原因。利用空间分辨阴极发光光谱，阐明了N-极性量子阱发光的微观起源。无论阱宽，发光被发现不是源于N-极性量子阱，但从半极性方面的V-坑缺陷。这些结果对等离子体辅助分子束外延生长的N极性量子阱用于长波长发光二极管的发展潜力提出了严重的质疑。目前尚待观察的是，非常规的生长条件是否能够显著降低非辐射缺陷的浓度。
2015-10-22 cond-mat.mtrl-sci
OSL dosimetric properties of cerium doped lutetium orthosilicates
本文报道了用液相外延技术生长的Lu_2SiO_5：Ce单晶薄膜的选择性光释光特性。比较了蓝光和绿光激发下的连续波光激发光衰减曲线。在100 μ Gy ~ 1 Gy范围内，剂量响应特性呈线性。线性调制的光学受激发光信号的分析使得能够建立蓝光（470 nm）的光电离截面。讨论了CW-OSL信号的漂白性和热稳定性，以及衰落研究的初步结果。
2014-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Spectroscopic Signature of Local Alloy Fluctuations in InGaN/GaN Multi-Quantum-Disk Light Emitting Diode Heterostructures and Its Impact on the Optical Performance
本研究通过温度依赖发光峰位分析，发现PAMBE生长的InGaN/GaN多量子盘LED中，高In通量样品无S形特征，表明合金更均匀且光学性能更优。
2024-11-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Characterizations of strain and defect free GaN nanorods on Si(111) substrates
通过显微拉曼光谱、次级电子（SE）和阴极发光（CL）成像，发现生长在Si（111）衬底上的GaN纳米棒无应变和缺陷。支撑纳米棒的基质承受所有应变、应变弛豫和缺陷产生的冲击，为纳米棒提供了理想的生长环境。在CL成像过程中，拉曼激光源的光激发和电子辐照导致非平衡电子的增加，这表明了光发射或场发射器件应用的有效途径。的纳米棒，主要是隔离，但完美地与维持矩阵，生长在良好的外延与Si基板。
2005-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Blue-to-green single photons from InGaN/GaN dot-in-a-wire nanowire ordered arrays
单光子发射器（SPE）是量子信息管理的许多应用的基础。基于半导体的SPE最适合于实际实现，因为它具有很高的设计灵活性、可扩展性和在实际设备中的集成潜力。报道了镶嵌在GAN纳米线中的InGaN纳米盘有序阵列的单光子发射。在蓝绿光谱范围内观察到了来自类量子点复合中心的强而窄的光发射谱线。电子显微镜，阴极射线发光和显微光致发光的表征表明，单光子发射的高浓度的纳米盘由于合金成分的波动区域。单光子发射由光子相关测量确定，在二阶关联函数中显示深反聚束最小值。目前的结果是一个有前途的一步，实现现场/按需单光子源在蓝绿色光谱范围内工作在GHz的频率范围内，在高温下。
2017-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Luminescence of Natural $α$-Quartz Crystal with Aluminum, Alkali and Noble Ions Impurities
本文研究了掺铝和碱金属离子的合成和天然（黑云母和黑云母）$α$ -石英晶体的光致发光和热释光。光致发光光谱的特征在于在400 nm（~ 3.1 eV）附近的主蓝光带。相应的发光中心是基于天然和合成石英晶体中含有铝和碱作为补偿剂的缺陷。光致发光可以在700 K以上的高温下检测到。热猝灭激活能为0.15 eV，频率因子为3 × 10 $^7$ s $^{-1}$ .在含银离子的样品中，主发光带位于~ 260 nm（~ 4.7 eV），时间常数为~ 37 $μ$ s（80 K）;在含铜离子的样品中，主发光带位于~ 360 nm（~ 3.4 eV），时间常数为~ 50 μs（80 K）。对于与银相关的发光，热猝灭的能量为0.7 eV，频率系数为110 $^{14}$·s $^{-1}$，对于与铜相关的发光，这些参数为0.55 eV和10 $^{14}$·s $^{-1}$。含有碱金属离子或贵金属离子的同一缺陷的中心内发光性质的差异是基于电子跃迁的差异。在碱金属离子的情况下，氧和碱金属离子之间的电荷转移跃迁。在贵离子的情况下，吸收发光对应于离子内跃迁。辐射性质与电子在一价离子上的俘获有关。生成的原子从含铝缺陷中移出。孔留在铝氧缺陷上。热释光与原子的释放有关，它与氧上的空穴一起扩散到铝缺陷中，并发生辐射复合。
2021-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Gallium concentration dependence of room-temperature near-bandedge luminescence in n-type ZnO:Ga
研究了在晶格匹配的ScAlMgO $_4$衬底上外延生长的\textit{n}型ZnO薄膜的光学性质。当Ga掺杂浓度增加到$6 \times 10^{20}$ cm $^{-3}$时，吸收边显示出系统的蓝移，与Burstein-Moss效应一致。在室温下也能观察到明亮的近带边光致发光（PL），其强度随掺杂浓度的增加而单调增加，但在最高掺杂浓度处除外。这表明，非辐射跃迁占主导地位，在低掺杂浓度。在PL带的斯托克斯位移和加宽是施主浓度的单调增加的函数，这是解释在由施主杂质的随机分布引起的潜在的波动。
2004-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid density functional study of optically active Er$^{3+}$ centers in GaN
理解掺铒GAN的发光需要详细了解稀土掺杂剂和氮化物基质之间的相互作用，包括基质材料中可能存在的本征缺陷和其他杂质。我们解决这个问题，通过第一性原理混合密度泛函研究的结构，能量，和过渡水平的Er杂质和它的配合物与N和Ga的空缺，取代C和O杂质，和H的纤锌矿GAN。我们发现，在材料的内部，Er $_{\rm Ga}$是占主导地位的Er $^{3+}$中心的形成能量为1.55 eV的; Er $_{\rm Ga}$ - $V_{\rm N}$具有深施主能级在0.61 eV，可以帮助能量转移到4 $f$ -电子核心。在掺Er的GAN中，多个光学活性Er $^{3+}$中心是可能的。
2015-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Defects and persistent luminescence in Eu-doped SrAl$_2$O$_4$
利用密度泛函混合缺陷计算方法研究了SrAl $_2$ O $_4$中的本征点缺陷和稀土共掺杂。铕（Eu）和镝（Dy）被发现是混合价态和积极最有利的Sr晶格位置。然而，与Eu不同，其中Eu $^{2+}$和Eu $^{3+}$都可以在合成中实现，Dy主要作为Dy $^{3+}$是稳定的，并且二价Dy $^{2+}$可以仅在照射下光生。在分析Eu相关的带缺陷（包括电荷转移）和组态间$5d$-$4f$光学跃迁的基础上，我们将EuPDMATHABMO掺杂的SrAl $_2$ O $_4$中的特征宽蓝（445 nm）和绿（520 nm）发射带分别归属于Eu $^{2+}$中Sr 1和Sr 2位的$4f^65d^1$ $\rightarrow$ $4f^7$跃迁.锶原子（不是氧空位，与通常认为的相反）和Dy $_{\rm Sr}$可以作为室温持续发光的有效电子陷阱。这项工作要求重新评估的某些假设有关特定的载流子捕获中心，在所有的机制，以前提出的持续发光的Eu和（Eu，Dy）掺杂的SrAl $_2$ O $_4$。它也作为一个方法模板的理解和稀土掺杂磷光体的设计。
2022-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence and Electron Spin Resonance of Silicon Dioxide Crystal with Rutile Structure (Stishovite)
电子自旋共振（ESR）和光致发光信号中观察到的生长单晶的硅镁石，表明在未照射的样品中存在的缺陷。的光致发光的接收的stishovite单晶体表现出两个主要的频带-在3 eV的蓝色和在4.75 eV的UV。发光激发的范围内的stishovite的光学透明度（低于8.75 eV），因此，归因于缺陷。在脉冲激发下观察到广泛的衰减动力学。对于蓝带，除了时间常数约为18 μs的指数衰减外，还发现了一个ms分量。对于紫外波段，除了时间常数为1-3 ns的快分量外，还得到了一个衰减为几十μs的分量。主要成分（18 μs和1-3 ns）具有典型的中心内跃迁强度热猝灭。额外的慢组分的效果与OH基团和/或修饰发光中心的碳分子缺陷的存在有关。额外的慢分量表现出波浪状的热依赖性。光热刺激的创建-破坏复合物包括主机缺陷-间隙改性剂解释慢发光波状的热依赖性。
2021-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigations of the origin of persistent luminescence in spinel oxides MgGa2O4 and MgAl2O4
本研究采用杂化泛函计算从缺陷物理角度揭示MgGa₂O₄和MgAl₂O₄的本征长余辉发光起源，明确了两类材料中的主导点缺陷、发光中心及载流子陷阱，计算结果与实验观测高度吻合。
2025-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Strong room-temperature blue-violet photoluminescence of multiferroic BaMnF$_4$
采用水热法制备了BaMnF $_4$微片。强的室温蓝紫光光致发光已被观察到（绝对发光量子产率67%），有两个峰值分别位于385 nm和410 nm。更有趣的是，观察到光子自吸收现象，导致在400 nm波长处的发光强度不寻常地突然下降。为了理解这种发射的潜在机制，已经通过第一性原理计算研究了BaMnF $_4$的电子结构。观察到的两个峰归因于Mn的$t_{2g}$轨道的上Hubbard带和Mn的$e_g$轨道的下Hubbard带之间的电子跃迁。这些莫特间隙介导的d-d轨道跃迁可以提供额外的自由度来调节铁电体中的光子产生和吸收。
2015-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Blue (In,Ga)N Light-Emitting Diodes with Buried n+-p+ Tunnel Junctions by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy
采用等离子体辅助分子束外延技术，在单晶Ga极性n+-GAN衬底上生长了由n+-p+ GAN隧道结、（In，Ga）N多量子阱和n+-GAN顶层组成的蓝光发光二极管（LED）。在p+-GAN上过度生长的（In，Ga）N MQW有源区在很宽的组合物范围内显示出化学突变和尖锐的界面，并被认为具有高的结构和光学性能，如X射线衍射和空间分辨阴极发光测量所证实的。经处理的LED显示出清晰的整流行为，具有低接触和掩埋隧道结电阻率。凭借具有低电阻的顶部n+-GAN层，在该器件结构中在低电流下观察到LED中的优异电流扩展。一些新的设备的可能性基于这种独特的设计进行了讨论。
2018-12-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Rare-earth defects in GaN: A systematic investigation of the lanthanide series
稀土掺杂的GAN在光电子学和自旋电子学以及量子应用中具有潜在的应用价值。对稀土掺杂剂和半导体基质之间相互作用的基本理解是实现材料全部潜力的关键。本工作报告的调查镧系元素（$Ln$）的GaN缺陷使用混合密度泛函缺陷计算。我们发现，所有的$Ln$掺杂剂纳入在Ga晶格位置，$Ln_{\rm Ga}$（$Ln$ = La-Lu），是稳定的三价离子，但Eu和Yb也可以稳定为二价和Ce，Pr，和Tb为四价。主体材料的能谱中的$Ln$相关缺陷能级和$Ln$ $4f$态的位置由第一原理确定。我们阐明了缺陷形成和电子结构之间的相互作用，包括$Ln$ -N相互作用，以及掺杂对局部晶格环境的影响。光学性质的研究，考虑可能的缺陷带和带到缺陷的过渡涉及$Ln_{\rm Ga}$缺陷与间隙能级，包括广泛的“电荷转移”过渡。这些缺陷也可以作为载流子陷阱并介导从主体到$Ln$离子的$4f$ -电子核的能量转移，这导致尖锐的$f$内发光.
2022-03-12 cond-mat.mtrl-sci
The role of Ce$^{3+}$/Ce$^{4+}$ in the spectroscopic properties of cerium oxide doped zinc-tellurite glasses prepared under air
新兴技术对玻璃的创新性能提出了更高的要求。在这项工作中，氧化铈被用作锌碲酸盐样品中的掺杂剂，其对玻璃的性能的影响进行了研究。热分析和X-射线衍射证实了所有样品的无定形性质。用光谱法研究了铈的二价性质，发现掺杂引起的强红移是由于Ce $^{2-}{\rightarrow}$和Ce $^{4+}$之间的电荷转移引起的，而Ce $^{3+}$的4f-5d跃迁在吸收光谱和发光光谱中都没有发现.在405/450 nm泵浦下观察到黄/红（570/650 nm）发射，并且其源自Te $^{4+}$离子，其吸收光谱的UV/蓝色区域中的光。虽然我们没有发现铈离子在辐射过程中起作用的证据，但一些氧化铈的掺入增强了可见光的发光。通过掺杂剂引起的玻璃网络的变化，发光得到增强。
2020-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Donor and Acceptor Characteristics of Native Point Defects in GaN
氮化镓的半导体行为和光电响应由点缺陷过程控制，尽管经过多年的研究，但仍然知之甚少。描述主要带电缺陷的关键困难是确定相应缺陷能级的一致位置，这很难使用标准超级晶胞计算得出。在一个互补的方法，我们利用嵌入式集群的方法，提供了一个共同的零的静电势在所有的电荷状态的所有点缺陷的直接访问。带电缺陷极化的主机电介质材料与长程力，强烈影响的结果缺陷模拟;占的极化，我们耦合嵌入与混合量子力学/分子力学（QM/MM）的方法和调查的结构，形成和电离能，和平衡浓度的原生点缺陷在纤锌矿GaN在化学精确的混合密度泛函理论水平。N空位是GaN中最有利的原生缺陷，其有助于生长GaN的n型特征，但不是主要来源，这一结果与实验一致。我们的计算表明，没有本征点缺陷可以形成晶体稳定的受主态。GaN可以很容易地掺杂为n型，但是，在中等温度下的平衡条件下，受主掺杂剂将被N空位补偿，并且不会观察到显著的空穴浓度，这表明非平衡过程必须在p型GaN中占主导地位。我们确定在红外，可见光和紫外发光范围和互补光谱的原生缺陷的光谱签名。至关重要的是，我们计算了与电子和空穴束缚在扩散轨道相关的有效质量类态能级。
2019-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Mg substitution in Sr2SiO4:Eu2+ nanophosphors for blue and white emission at near UV excitation
采用低温溶液燃烧法制备了（Sr0.98-xMgxEu0.02）2SiO 4（x=0，0.18，0.38，0.58和0.78）纳米荧光粉，并对其发光性能进行了研究。Eu 2+掺杂的Sr 2SiO 4纳米荧光粉的发射峰在~490 nm和~553 nm处观察到，分别对应于两个Sr 2+位点Sr（I）和Sr（II），用于395 nm激发，但是在Sr 2SiO 4中添加Mg 2+掺杂剂导致~553 nm发射峰的抑制，这是由于Sr（II）位点的能级的缺失，这导致在~553 nm处的单一宽发射。460纳米。结果表明，随着Mg浓度的增加，发射峰发生蓝移，这可能是由于Sr（I）位周围的晶场环境发生了变化。因此，（Mg0.78Sr0.20Eu0.02）2SiO 4：Eu 2+纳米磷光体可用于蓝光发射，而Sr 2SiO 4：Eu0.042+可用于395 nm激发下的绿-黄发射。（Mg0.78Sr0.20Eu0.02）2SiO 4和Sr 2SiO 4：Eu0.042+（比例为1：1）的混合粉末的CIE坐标落在白色区域中，证明了混合物在使用近UV激发源的白光产生中的可能用途。
2015-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Low threshold, room-temperature microdisk lasers in the blue spectral range
微腔谐振器内的InGaN基有源层提供了在蓝色光谱范围内的低阈值激光器的潜力。在这里，我们展示了光泵，室温下激光在高品质因数GAN微盘腔含有InGaN量子点（QD）的阈值低至0.28 mJ/cm 2。这项工作，第一次演示的激光作用，从GAN微盘腔与量子点在有源层，提供了一个关键的一步，实现低阈值的量子点和光学腔之间的有效耦合的光子器件的氮化物。
2012-08-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Phosphorescence and donor-acceptor pair recombination in laboratory-grown diamonds
本研究结合时间分辨光激发与光谱表征，揭示HPHT培育钻石蓝绿色长寿命磷光源于N_S^0…B_S^0施主-受主对，并阐明浅能级N_S^-的关键重置作用。
2023-06-02 cond-mat.mtrl-sci
The Closer, the Better: Engineering RGB Thermometric Performance in Tb3+, Eu3+-Doped MOFs
Institute of Low Temperature and Structure Research, Polish Academy of Sciences（波兰科学院低温与结构研究所）；Institute of Materials Science, Vietnam Academy of Science and Technology（越南科学技术院材料科学研究所）
本研究通过调控Tb3+、Eu3+共掺杂MOFs中离子间距增强能量转移，建立了结构与RGB相机测温灵敏度的直接关联，为无滤光片视觉温度计设计提供指导。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Band gap and band parameters of InN and GaN from quasiparticle energy calculations based on exact-exchange density-functional theory
我们采用基于精确交换密度泛函理论的G 0 W 0方法研究了InN和GAN的电子结构。对于InN，我们的方法预测0.7 eV的间隙。在考虑Burnstein-Moss效应的情况下，表观准粒子带隙随电子浓度的增加而增加，这与实验观察到的光学吸收边的蓝移是一致的.此外，有效质量的浓度依赖性，这是由于导带的非抛物线性，同意最近的实验结果。从准粒子能带结构出发，导出了4 × 4 kp哈密顿量的参数集。
2006-10-05 cond-mat.mtrl-sci
State-of-the-art and prospects for intense red radiation from core-shell InGaN/GaN nanorods
具有InGaN/GAN量子阱的核壳纳米棒（NR）在单片白光发光二极管和OLED显示器中具有广阔的应用前景。然而，这样的应用仍然是一个挑战，因为与蓝色和绿色相比，红色波段的强度太弱。为了澄清这个问题，我们已经进行了功率和温度依赖，以及时间分辨测量的光致发光（PL）在不同的含量和直径的NR。这些研究表明，占主导地位的PL带起源于非极性和半极性量子阱，而宽的黄红色带主要来自GAN芯中的缺陷。在NR尖端的极性量子阱的红色发射强度是致命的小。我们计算的电磁场分布内的NR显示了低密度的光子态的尖端，抑制了红色辐射。我们提出了一种混合NR的设计，其中极性量子阱，位于GAN核心内，由非极性量子阱的紫外-蓝光辐射泵浦。讨论了利用Purcell效应提高辐射复合率的可能性。
2020-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High sub-bandgap response and fast switching enabled by thermal quenching in carbon-doped semi-insulating GaN
Seurat Technologies；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
研究通过热淬灭机制在碳掺杂半绝缘GaN中实现高亚带隙响应和快速开关，展示了亚带隙蓝光激发下的光电导性和开关动力学特性，获得了超过10^7的ON/OFF比，并揭示了热淬灭对光电流衰减的影响。
2026-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Second-Order Jahn-Teller Distortions and Dynamic Lattice Polarizability as the Origin of Broadband Emission in Bi3+-Doped Cs2SnCl6
Bi³+掺杂Cs₂SnCl₆中宽带发光源于二阶贾恩-特勒畸变和晶格异质性，通过单电子驱动的结构畸变和动态极化效应实现高效发光。
2025-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic origin of light emission in Al_yGa_{1-y}N/GaN superlattice: Band profile and active site
我们对AlGaN/GAN超晶格进行了第一性原理计算，阐明了发光的微观起源，揭示了量子阱中局域极化的影响.能带轮廓和电子、空穴的分布表明，在阱中存在一个主要的活性位，负责主要的带边发光。该位置出现在局部极化变为零的位置处。计算的光谱表明，电荷注入后，活性位带隙的展宽导致了发射波长的蓝移。
2009-07-22 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
