Eu$^{2+}$ 掺杂无机闪烁体发光的第一性原理研究

Eu$^{2+}$ 激活材料中的发光对应于从激发态到基态的跃迁，其中激发态的最低 Eu 5$d$ 能级填有一个电子（通常称为 (Eu$^{2+}$)$^*$ 态），而基态具有半满的 4$f$ 壳层，包含七个同自旋的电子。我们基于密度泛函理论进行了理论计算，以确定 Eu 掺杂材料的基态能带结构，并研究 (Eu$^{2+}$)$^*$ 激发态。计算在实验上已知为闪烁体或非闪烁体的 Eu 掺杂材料上进行，旨在将理论上可计算的参数与实验观测到的性质联系起来。我们将先前针对 Ce 掺杂体系开发的标准 (A.Canning, A. Chaudhry, R. Boutchko and N. Gr\o{}nbech-Jensen, Phys. Rev. B Vol.83, 125115 (2011)) 应用于新的 Eu 掺杂材料，从而开发了一份用于新型明亮 Eu 激活闪烁体的候选材料清单。Ba$_2$CsBr$_5$:Eu 是我们候选清单中一种新型明亮闪烁体的实例，它已被合成为微晶粉末形式。正如我们在先前关于 Ce 掺杂材料的论文中所讨论的，这种方法被设计为一种系统的高通量方法，通过对大量潜在新材料进行优先级排序和降选，来辅助发现新型明亮闪烁体材料。