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1、高分辨光电机理测试平台及相关高分辨光电机理测试平台及相关材料研究进展材料研究进展陈学元，罗文钦陈学元，罗文钦中国科学院福建物质结构研究所中国科学院福建物质结构研究所973 Workshop 2008 苏州苏州一一、高分辨光电机理测试平台、高分辨光电机理测试平台高分辨光电机理测试平台简介高分辨光电机理测试平台简介 针对光电子材料和器件研究现状，通过引进消化吸收再针对光电子材料和器件研究现状，通过引进消化吸收再创新，组建国际先进的光电功能材料机理器件的综合测创新，组建国际先进的光电功能材料机理器件的综合测试平台，并具备研制各类光电原型器件的能力，为光电子技试平台，并具备研制各类光电原型器件的能力，
2、为光电子技术和产业的持续发展注入源动力。术和产业的持续发展注入源动力。 光化学与光光化学与光物理实验室物理实验室材料微结材料微结构分析测构分析测试试高分辨光高分辨光电机理测电机理测试平台试平台原型器件原型器件制备制备研制意义和紧迫性研制意义和紧迫性国家中长期科学和技术发展规划纲要国家中长期科学和技术发展规划纲要 (20062020年年) n新一代信息功能材料及器件新一代信息功能材料及器件新一代信息功能材料及器件新一代信息功能材料及器件n新材料、新能源技术新材料、新能源技术新材料、新能源技术新材料、新能源技术n重大科学研究计划：量子调控、纳米研究重大科学研究计划：量子调控、纳米研究重大科学研究计
3、划：量子调控、纳米研究重大科学研究计划：量子调控、纳米研究n 无机无机无机无机- - - -有机有机有机有机电致发光电致发光电致发光电致发光高分辨光电高分辨光电高分辨光电高分辨光电机理测试平机理测试平机理测试平机理测试平台台台台半导体材料半导体材料半导体材料半导体材料与器件与器件与器件与器件纳米催化、纳米催化、纳米催化、纳米催化、光催化光催化光催化光催化光功能陶光功能陶光功能陶光功能陶瓷瓷瓷瓷激光非线性光激光非线性光激光非线性光激光非线性光学晶体与器件学晶体与器件学晶体与器件学晶体与器件超分子、簇超分子、簇超分子、簇超分子、簇合物化学合物化学合物化学合物化学太阳能电太阳能电太阳能电太阳能电池材
4、料池材料池材料池材料纳米光电材纳米光电材纳米光电材纳米光电材料料料料平台建设目标平台建设目标技术方面技术方面1.1.国际先进水平的从事光电信息功国际先进水平的从事光电信息功国际先进水平的从事光电信息功国际先进水平的从事光电信息功能材料、关键性机理和原型器件能材料、关键性机理和原型器件能材料、关键性机理和原型器件能材料、关键性机理和原型器件性能测试的综合研发平台性能测试的综合研发平台性能测试的综合研发平台性能测试的综合研发平台 ；2.2.实现时域、频域和空间多维高分实现时域、频域和空间多维高分实现时域、频域和空间多维高分实现时域、频域和空间多维高分辨的光电机理和性能研究辨的光电机理和性能研究辨的
5、光电机理和性能研究辨的光电机理和性能研究 研究方面研究方面1.1.实现对太阳能电池、光学和光电实现对太阳能电池、光学和光电实现对太阳能电池、光学和光电实现对太阳能电池、光学和光电子、半导体等材料进行深入的基子、半导体等材料进行深入的基子、半导体等材料进行深入的基子、半导体等材料进行深入的基础研究；础研究；础研究；础研究； 2.2.研究与光电转换机理密切相关的研究与光电转换机理密切相关的研究与光电转换机理密切相关的研究与光电转换机理密切相关的光物理和光化学，揭示影响材料光物理和光化学，揭示影响材料光物理和光化学，揭示影响材料光物理和光化学，揭示影响材料光电性能的基本物化机制；光电性能的基本物化机
6、制；光电性能的基本物化机制；光电性能的基本物化机制；平台研制内容平台研制内容 低温高分低温高分低温高分低温高分辨激光光辨激光光辨激光光辨激光光谱模块谱模块谱模块谱模块共焦荧光共焦荧光共焦荧光共焦荧光/ /显微拉显微拉显微拉显微拉曼曼曼曼/ /近场近场近场近场光学模块光学模块光学模块光学模块 光源系光源系光源系光源系统：统：统：统：fs, fs, ps, ns, ps, ns, 共享共享共享共享 超快激光超快激光超快激光超快激光光谱模块光谱模块光谱模块光谱模块激光和非激光和非激光和非激光和非线性光学线性光学线性光学线性光学性能测试性能测试性能测试性能测试模块模块模块模块光化学与光化学与光化学与光
7、化学与光物理扩光物理扩光物理扩光物理扩展模块展模块展模块展模块 32YAG LaserDye LaserS/THG纳秒激光器皮秒激光器OPO激光器飞秒激光器80MHz, 1.5ps, 700-1000nm，SHG, THG 2.4W790nm1kHz, 100fs, 240-2600nm, 3.5mJ800nm窄线宽窄线宽10Hz, 5ns, 250-1500nm，1.5J1064nm中带中带10Hz, 5ns, 410-2400nm，28mJ500nm低温高分低温高分低温高分低温高分辨激光光辨激光光辨激光光辨激光光谱模块谱模块谱模块谱模块空间高分空间高分空间高分空间高分辨原位光辨原位光辨原位
8、光辨原位光谱检测模谱检测模谱检测模谱检测模块块块块光源系光源系光源系光源系统：统：统：统：fs, fs, ps, ns, ps, ns, 共享共享共享共享 超快激光超快激光超快激光超快激光光谱模块光谱模块光谱模块光谱模块半导体综半导体综半导体综半导体综合性能测合性能测合性能测合性能测试模块试模块试模块试模块中远红外中远红外中远红外中远红外激光和非激光和非激光和非激光和非线性光学线性光学线性光学线性光学模块模块模块模块2.1 低温高分辨激光光谱模块低温高分辨激光光谱模块 低温高分低温高分低温高分低温高分辨激光光辨激光光辨激光光辨激光光谱模块谱模块谱模块谱模块n1000M+FLS920+Lifes
9、pec-psn光谱分辨率光谱分辨率0.006 nm 或或0.2 cm-1n3-300K变温测试，低温下直接快速换变温测试，低温下直接快速换样品，换样品时间样品，换样品时间5-10分钟分钟 ；n荧光寿命荧光寿命10 ps 100 ms 高分辨单色仪高分辨单色仪（JY）低温高分辨激光光谱低温高分辨激光光谱皮秒激皮秒激光器光器低温光低温光学系统学系统高分辨高分辨单色仪单色仪短寿命短寿命荧光测荧光测试系统试系统氙灯激氙灯激发光源发光源锁模控锁模控制系统制系统高功率高功率红、蓝红、蓝色激光色激光千级超千级超净室净室最低温度：最低温度：3 3 K换样品时间：换样品时间：5-10 分钟分钟分辨率：分辨率：0
10、.0060.006 nm（0.2 cm-1）光谱响应：光谱响应：200-1700 nm荧光寿命：荧光寿命：10 10 ps100 ms自主设计，已提供对外测试自主设计，已提供对外测试自主设计，已提供对外测试自主设计，已提供对外测试低温高分低温高分低温高分低温高分辨激光光辨激光光辨激光光辨激光光谱模块谱模块谱模块谱模块共焦荧光共焦荧光共焦荧光共焦荧光/ /显微拉显微拉显微拉显微拉曼曼曼曼/ /近场近场近场近场光学模块光学模块光学模块光学模块 光源系光源系光源系光源系统：统：统：统：fs, fs, ps, ns, ps, ns, 共享共享共享共享 超快激光超快激光超快激光超快激光光谱模块光谱模块光
11、谱模块光谱模块激光和非激光和非激光和非激光和非线性光学线性光学线性光学线性光学性能测试性能测试性能测试性能测试模块模块模块模块光化学与光化学与光化学与光化学与光物理扩光物理扩光物理扩光物理扩展模块展模块展模块展模块2.2 超快激光光谱模块超快激光光谱模块 超快激光超快激光超快激光超快激光光谱模块光谱模块光谱模块光谱模块nLifespec-ps(荧光荧光), 瞬态吸收瞬态吸收(Helios+Eos)n光学延迟线或门控配合超快激光，可以光学延迟线或门控配合超快激光，可以实现实现fs-us激发态弛豫动力学探测如光化激发态弛豫动力学探测如光化学自由基捕获，半导体电子空穴复合学自由基捕获，半导体电子空穴
12、复合; n瞬态吸收弛豫时间瞬态吸收弛豫时间100 fs-10us ；光学延光学延迟线最大延迟迟线最大延迟3ns，单步，单步7fs ；n瞬态荧光寿命瞬态荧光寿命10 ps 40 us 飞秒瞬态吸收飞秒瞬态吸收皮秒瞬态荧光皮秒瞬态荧光低温高分低温高分低温高分低温高分辨激光光辨激光光辨激光光辨激光光谱模块谱模块谱模块谱模块共焦荧光共焦荧光共焦荧光共焦荧光/ /显微拉显微拉显微拉显微拉曼曼曼曼/ /近场近场近场近场光学模块光学模块光学模块光学模块 光源系光源系光源系光源系统：统：统：统：fs, fs, ps, ns, ps, ns, 共享共享共享共享 超快激光超快激光超快激光超快激光光谱模块光谱模块光
13、谱模块光谱模块激光和非激光和非激光和非激光和非线性光学线性光学线性光学线性光学性能测试性能测试性能测试性能测试模块模块模块模块光化学与光化学与光化学与光化学与光物理扩光物理扩光物理扩光物理扩展模块展模块展模块展模块2.3 共焦荧光共焦荧光/显微拉曼显微拉曼/近场光学模块近场光学模块 n近场扫描光学显微镜近场扫描光学显微镜+AFM+显微拉曼，突破光学衍射分辨显微拉曼，突破光学衍射分辨极限，实现微区原位薄膜极限，实现微区原位薄膜/纳米纳米材料的微结构检测；材料的微结构检测；n近场最高空间分辨率近场最高空间分辨率20-30nm，远场分辨率，远场分辨率200-500nm，低波数测量（，低波数测量（30
14、cm-1），），分辨率分辨率1cm-1/像素像素 ；n例如：例如：1. 量子限域效应引起光学量子限域效应引起光学性质改变；性质改变；2.单纳米颗粒荧光和单单纳米颗粒荧光和单分子荧光；分子荧光；3.纳米催化剂原位表征纳米催化剂原位表征SiSiSiSi纳米凹痕处原位拉曼成像纳米凹痕处原位拉曼成像纳米凹痕处原位拉曼成像纳米凹痕处原位拉曼成像共焦荧光共焦荧光共焦荧光共焦荧光/ /显微拉显微拉显微拉显微拉曼曼曼曼/ /近场近场近场近场光学模块光学模块光学模块光学模块 低温高分低温高分低温高分低温高分辨激光光辨激光光辨激光光辨激光光谱模块谱模块谱模块谱模块共焦荧光共焦荧光共焦荧光共焦荧光/ /显微拉显微拉
15、显微拉显微拉曼曼曼曼/ /近场近场近场近场光学模块光学模块光学模块光学模块 光源系光源系光源系光源系统：统：统：统：fs, fs, ps, ns, ps, ns, 共享共享共享共享 超快激光超快激光超快激光超快激光光谱模块光谱模块光谱模块光谱模块激光和非激光和非激光和非激光和非线性光学线性光学线性光学线性光学性能测试性能测试性能测试性能测试模块模块模块模块光化学与光化学与光化学与光化学与光物理扩光物理扩光物理扩光物理扩展模块展模块展模块展模块2.4 激光和非线性光学性能测试模块激光和非线性光学性能测试模块激光和非激光和非激光和非激光和非线性光学线性光学线性光学线性光学测试模块测试模块测试模块测
16、试模块n飞秒、皮秒和纳秒激光泵浦，可见飞秒、皮秒和纳秒激光泵浦，可见中红外激光的光光转换效率和高功率中红外激光的光光转换效率和高功率激光输出特性检测；激光输出特性检测；n深紫外中远红外波段的非线性光学深紫外中远红外波段的非线性光学材料的倍频效应定量和半定量检测；材料的倍频效应定量和半定量检测；n三阶非线性效应，光开关、三阶非线性效应，光开关、z-scan和和光限幅光限幅 q相位匹配角、色散方程、相位匹配角、色散方程、z-scanz-scanMakerMakerMakerMaker条纹法测倍频效应条纹法测倍频效应条纹法测倍频效应条纹法测倍频效应低温高分低温高分低温高分低温高分辨激光光辨激光光辨激
17、光光辨激光光谱模块谱模块谱模块谱模块共焦荧光共焦荧光共焦荧光共焦荧光/ /显微拉显微拉显微拉显微拉曼曼曼曼/ /近场近场近场近场光学模块光学模块光学模块光学模块 光源系光源系光源系光源系统：统：统：统：fs, fs, ps, ns, ps, ns, 共享共享共享共享 超快激光超快激光超快激光超快激光光谱模块光谱模块光谱模块光谱模块激光和非激光和非激光和非激光和非线性光学线性光学线性光学线性光学性能测试性能测试性能测试性能测试模块模块模块模块光化学与光化学与光化学与光化学与光物理扩光物理扩光物理扩光物理扩展模块展模块展模块展模块2.5 光化学与光物理扩展模块光化学与光物理扩展模块n飞秒微加工飞秒
18、微加工：多光子聚合，材料制备新方法，：多光子聚合，材料制备新方法，如光子晶体；优点：无接触，非真空条件，深如光子晶体；优点：无接触，非真空条件，深入体内（三维加工），作用区域小于衍射极限入体内（三维加工），作用区域小于衍射极限（多光子）（多光子）n电致发光器件综合光学性能测试模块电致发光器件综合光学性能测试模块：发光效：发光效率（量子效率率（量子效率/流明效率流明效率/功率效率）功率效率）/亮度亮度/P-I-V曲线曲线/色度色度/辐照度辐照度/发射光谱发射光谱/及器件寿命及器件寿命；n光诱导催化及实时反应监测光诱导催化及实时反应监测光化学与光化学与光化学与光化学与光物理扩光物理扩光物理扩光物理
19、扩展模块展模块展模块展模块n n各子系统按各子系统按各子系统按各子系统按模块化设计模块化设计模块化设计模块化设计，开放的光路设计，具有非常好的系，开放的光路设计，具有非常好的系，开放的光路设计，具有非常好的系，开放的光路设计，具有非常好的系统扩展性；多种激光统扩展性；多种激光统扩展性；多种激光统扩展性；多种激光光源共享光源共享光源共享光源共享，满足不同学科领域；，满足不同学科领域；，满足不同学科领域；，满足不同学科领域；n n实现高灵敏度实现高灵敏度实现高灵敏度实现高灵敏度( (阿瓦级阿瓦级阿瓦级阿瓦级) )和高分辨率（和高分辨率（和高分辨率（和高分辨率（0.006nm0.006nm）的超微弱
20、荧）的超微弱荧）的超微弱荧）的超微弱荧光信号探测；光信号探测；光信号探测；光信号探测；n n时间分辨瞬态光谱时间分辨瞬态光谱时间分辨瞬态光谱时间分辨瞬态光谱100 fs-100 ms100 fs-100 ms：100fs100fs10us10us激发态寿激发态寿激发态寿激发态寿命主要通过飞秒泵浦探测瞬态吸收光谱探测；命主要通过飞秒泵浦探测瞬态吸收光谱探测；命主要通过飞秒泵浦探测瞬态吸收光谱探测；命主要通过飞秒泵浦探测瞬态吸收光谱探测；n n实现空间高分辨的实现空间高分辨的实现空间高分辨的实现空间高分辨的原位微区原位微区原位微区原位微区光谱成像和检测光谱成像和检测光谱成像和检测光谱成像和检测 ；
21、n n低温，最低低温，最低低温，最低低温，最低3-4K3-4K主要技术创新点主要技术创新点平台应用领域平台应用领域n过渡金属、镧系、锕系离子的光物理和光化学；过渡金属、镧系、锕系离子的光物理和光化学；过渡金属、镧系、锕系离子的光物理和光化学；过渡金属、镧系、锕系离子的光物理和光化学；n分子电子学、材料的激发态物理和化学；分子电子学、材料的激发态物理和化学；分子电子学、材料的激发态物理和化学；分子电子学、材料的激发态物理和化学；n激光光谱学；激光和半导体材料与器件；激光光谱学；激光和半导体材料与器件；激光光谱学；激光和半导体材料与器件；激光光谱学；激光和半导体材料与器件； n太阳能电池、发光和显
22、示材料、纳米材料太阳能电池、发光和显示材料、纳米材料太阳能电池、发光和显示材料、纳米材料太阳能电池、发光和显示材料、纳米材料、生物医、生物医、生物医、生物医学诊断及检测；学诊断及检测；学诊断及检测；学诊断及检测； n痕量分析；痕量分析；痕量分析；痕量分析；微区原位结构和成分分析微区原位结构和成分分析微区原位结构和成分分析微区原位结构和成分分析时间节点时间节点 n n20082008年年年年：平台总体设计，系统、模块技术路线和研制方案：平台总体设计，系统、模块技术路线和研制方案：平台总体设计，系统、模块技术路线和研制方案：平台总体设计，系统、模块技术路线和研制方案确立；千级洁净室（确立；千级洁净
23、室（确立；千级洁净室（确立；千级洁净室（200m200m2 2）改造工程；共享激光光源购买）改造工程；共享激光光源购买）改造工程；共享激光光源购买）改造工程；共享激光光源购买到位，以及低温高分辨激光光谱测试模块、超快激光光谱到位，以及低温高分辨激光光谱测试模块、超快激光光谱到位，以及低温高分辨激光光谱测试模块、超快激光光谱到位，以及低温高分辨激光光谱测试模块、超快激光光谱模块到位模块到位模块到位模块到位 ； n n20092009年年年年：激光和非线性光学测试模块，光化学与光物理扩：激光和非线性光学测试模块，光化学与光物理扩：激光和非线性光学测试模块，光化学与光物理扩：激光和非线性光学测试模块
24、，光化学与光物理扩展模块建设；共焦荧光展模块建设；共焦荧光展模块建设；共焦荧光展模块建设；共焦荧光/ /显微拉曼显微拉曼显微拉曼显微拉曼/ /近场光学模块到位，各个近场光学模块到位，各个近场光学模块到位，各个近场光学模块到位，各个系统集成、调试；样品实测系统集成、调试；样品实测系统集成、调试；样品实测系统集成、调试；样品实测 。 千级洁净室设计草图千级洁净室设计草图 二二、纳米光电机理研究、纳米光电机理研究前沿基础：前沿基础：尺寸效尺寸效应、表面效应、量应、表面效应、量子限域效应子限域效应新颖的纳米光新颖的纳米光电机理和弛豫电机理和弛豫动力学动力学绝缘体纳米晶绝缘体纳米晶半导体纳米晶半导体纳米
25、晶纳米表面修饰材纳米表面修饰材料（核壳）料（核壳）高分辨光电机理高分辨光电机理测试平台测试平台光谱理论（光谱理论（Bulk）纳米光谱学拓展纳米光谱学拓展电子结构和电声子作用电子结构和电声子作用发光效率、荧光动力学发光效率、荧光动力学表面、结构相变、化学键表面、结构相变、化学键 近年来，纳米光电材料的制备和表征技术突飞猛进，但对近年来，纳米光电材料的制备和表征技术突飞猛进，但对近年来，纳米光电材料的制备和表征技术突飞猛进，但对近年来，纳米光电材料的制备和表征技术突飞猛进，但对影响影响影响影响其光学性能的基本物理机制其光学性能的基本物理机制其光学性能的基本物理机制其光学性能的基本物理机制缺乏深入研
26、究，严重制约着纳米光电材料缺乏深入研究，严重制约着纳米光电材料缺乏深入研究，严重制约着纳米光电材料缺乏深入研究，严重制约着纳米光电材料和器件的发展。和器件的发展。和器件的发展。和器件的发展。应用研发应用研发: :纳米光纳米光电材料和电材料和器件：电器件：电致发光、致发光、太阳能电太阳能电池池纳米光谱和光电子学纳米光谱和光电子学1. Eu3+:TiO2 纳米晶纳米晶 Eu Eu3+3+占据三种位置！（占据三种位置！（占据三种位置！（占据三种位置！（I: I:表面表面表面表面 II,III:II,III:晶格）晶格）晶格）晶格）成功地在成功地在成功地在成功地在TiOTiOTiOTiO2 2 2 2
27、小纳米颗粒中实现稀小纳米颗粒中实现稀小纳米颗粒中实现稀小纳米颗粒中实现稀土的体相掺杂土的体相掺杂土的体相掺杂土的体相掺杂！8-10 nm1000 nmJ. Phys. Chem. C 112,10370,(2008) 稀土掺杂稀土掺杂TiO2基纳米晶基纳米晶高效光致发光高效光致发光高效光致发光高效光致发光半导体半导体以以以以EuEu3 3离子为光谱学探针，可以推断出离子为光谱学探针，可以推断出离子为光谱学探针，可以推断出离子为光谱学探针，可以推断出EuEu3 3离子在离子在离子在离子在TiOTiO2 2中所在格点位置的对称性中所在格点位置的对称性中所在格点位置的对称性中所在格点位置的对称性C2
28、vD2D2d2. Nd3+:TiO2 纳米晶纳米晶实现了实现了实现了实现了NdNd3+3+离子在离子在离子在离子在TiOTiO2 2中的体相掺杂和中的体相掺杂和中的体相掺杂和中的体相掺杂和TiOTiO2 2到到到到NdNd3+3+离子的强能量传递离子的强能量传递离子的强能量传递离子的强能量传递3. Sm3+:TiO2 纳米晶纳米晶实现了实现了TiO2到到Sm3+的高效能量传递的高效能量传递观察到观察到观察到观察到SmSm3+3+在在在在TiOTiO2 2中占据多格点位置中占据多格点位置中占据多格点位置中占据多格点位置利用利用利用利用SmSm3+3+为探针，得到为探针，得到为探针，得到为探针，得
29、到TiOTiO2 2的带隙及缺陷能级的带隙及缺陷能级的带隙及缺陷能级的带隙及缺陷能级得到得到得到得到SmSm3+3+离子离子离子离子4 4GG5/25/2能能能能级本征寿命为级本征寿命为级本征寿命为级本征寿命为0.35ms0.35ms从从从从TiOTiO2 2到稀土离子能量传递机理到稀土离子能量传递机理到稀土离子能量传递机理到稀土离子能量传递机理 =1533 nm强近红外发光强近红外发光1.5um10K 激发谱激发谱Anatase 20-25nmEm-Ex523.4nmEm-Ex358nm4. Er3+:TiO2 纳米晶纳米晶n nErEr3+3+在在TiO2纳米纳米颗粒中单一位置颗粒中单一位
30、置体相掺杂！体相掺杂！n n高效能量传递高效能量传递高效能量传递高效能量传递TiOTiO2 2ErEr3+3+Opt. Lett. 33, 953 (2008) Multiplets Exp. Fit Ea(cm-1) 4I15/2 1* -19.324777 0.00 19.32 2* 7.326418 15.00 7.67 3* 81.028643 95.00 13.97 4* 165.730145 166.00 0.27 5* 218.827428 210.00 -8.83 6* 391.975960 378.00 -13.98 7* 468.629661 454.00 -14.63 8
31、* 506.053744 504.00 -2.05 4I13/2 9* 6524.502440 6525.00 0.50 10* 6533.094456 6543.00 9.91 11* 6594.030028 6585.00 -9.03 12* 6649.383239 * 13* 6744.577594 * 14* 6851.270456 * 15* 6858.644296 * 4I11/2 16* 10166.137503 *17* 10183.858776 * 18* 10206.029934 10205.00 -1.03 19* 10268.421570 * 20* 10328.118
32、050 * 21* 10329.809694 * 4I9/2 22* 12252.251701 * 23* 12287.099340 * 24* 12400.952571 * 25* 12453.030088 * 26* 12583.991317 12588.00 4.01F9/2 27* 15122.056004 * 2 8* 15133.317676 15140.00 6.68 29* 15262.518105 15242.00 -20.52 30* 15303.095418 15291.00 -12.10 31* 15382.910105 15404.00 21.09 Multiplet
33、s Exp. Fit Ea(cm-1) 4S3/2 32* 18152.367110 18165.00 12.63 33* 18195.1364802 18183.00 -12.36 2H11/2 34* 18971.559942 18975.00 3.44 35* 19025.110706 19010.00 -15.11 36* 19085.842692 19104.00 18.16 37* 19151.883063 19148.00 -3.88 38* 19200.972141 19181.00 -19.97 39* 19214.865588 19226.00 11.13 4F7/2 40
34、* 20320.256711 20298.00 -22.26 41* 20399.810982 20392.00 -7.81 42* 20418.394671 20430.00 11.61 43* 20453.353579 20466.00 12.65 4F5/2 44* 22049.011568 21997.00 -52.01 45* 22117.358009 22119.00 1.64 46* 22160.638335 22217.00 56.36 4F3/2 47* 22380.587874 22386.00 5.41 48* 22452.126028 22444.00 -8.13 2H
35、9/2 49* 24283.023948 24298.00 14.98 50* 24295.211444 24313.00 17.79 51* 24406.020035 24411.00 4.98 52* 24441.557712 24426.00 -15.56 53* 24545.591822 24525.00 -20.59 4G11/2 54* 25991.014125 25920.00 -71.01 55* 26031.042797 26062.00 30.96 56* 26159.515917 26170.00 10.48 57* 26244.467418 26264.00 19.53
36、 58* 26358.580779 26344.00 -14.58 59* 26396.693231 26427.00 30.31C2v对称性条件下指认了指认了45个个Er离子能级，并进行了能级拟合，误差为离子能级，并进行了能级拟合，误差为25.1cm-1Free-ion and crystal-field parameters of Er3+ at the C2v Site of TiO2 nanocrystals (in cm -1). ParameterC2v (TiO2) C2v (LaF3)Eavg35567（17）F296528（130）97483F464835（187）67904
37、F657754（243）540102365（4）237617.7917.79-580-582.118001800T2620400T34843T410073T6-475-271T7380308T8163299M02.953.86P2627594C2045(147)-238C22152(105)453C402483(164)373C42-1050(156)-91C44-481(176)308C60-143(144)417C62248(126)-489C64395(76)-240C66 124(105)-536rms25.119ParameterC2v (TiO2) C2v (LaF3)通过计算拟合
38、，我们首次得到通过计算拟合，我们首次得到Er离子在离子在TiO2半半导体纳米晶中的晶体场参数导体纳米晶中的晶体场参数CF strengths of Er3+ ions in different hostshostsymmetry S (cm-1)LaF3C2V257LiYF4S4334LaCl3D3h118YVO4D2d279YAl3(BO3)4 D3333LiNbO3C3370YAlO3Cs371Y3Al5O12D2550Y2O3C2569Sr5(PO4)3FCs625Gd2O3C2554TiO2C2v549介质折射率对自发辐射寿命的显著影响介质折射率对自发辐射寿命的显著影响稀土体相掺杂稀土
39、体相掺杂ZnO纳米晶纳米晶EuEu3+3+:ZnO :ZnO 纳米晶纳米晶纳米晶纳米晶成功成功成功成功地在地在ZnO小纳米颗粒中小纳米颗粒中实现稀土的体相掺杂！实现稀土的体相掺杂！纳米光谱纳米光谱首次首次观察到观察到Eu3+在在ZnO中两种占据位置！中两种占据位置！A：表面位置；：表面位置；B：晶格位置：晶格位置 (体相体相)J. Phys. Chem. C 112, 686 (2008)9 nm2. Nd2. Nd3+3+:ZnO :ZnO 纳米晶纳米晶纳米晶纳米晶在低温下，有很强的从在低温下，有很强的从ZnO到到Nd3离子的能量传递离子的能量传递3. Sm3. Sm3+3+:ZnO :Zn
40、O 纳米晶纳米晶纳米晶纳米晶两个不同位置的激发峰两个不同位置的激发峰观测到了观测到了Sm在在ZnO中三个格点位置的发光，中三个格点位置的发光，以及从以及从ZnO到到Sm3的强能量传递的强能量传递研究进展小结（研究进展小结（2008- 2008- ）专章（专章（*为通讯或第一作者）为通讯或第一作者）*Nanotechnology: Nanofabrication, Patterning, and Self Assembly (in press, Nova)*Frontier Developments in Optics and Spectroscopy (in press, World Scie
41、ntific)论文论文*Opt Lett (2008)1篇篇*J Phys Chem C (2008)2篇篇*J Nanosci Nanotech2篇篇论文（论文（submitted）* J Am Chem Soc1篇篇*J Phys Chem C 1篇篇中国专利中国专利1 1项项合作者合作者q科技部科技部973项目项目(2007CB936703)；q中国科学院中国科学院“百人计划百人计划”和重大仪器研制改造项目；和重大仪器研制改造项目；q国家自然科学基金国家自然科学基金; ;q福建省青年人才创新和国际合作项福建省青年人才创新和国际合作项致致谢谢 Prof. Guokui Liu and Mark R. Antonio Chemistry Division, Argonne National Laboratory, USA
