Eu2+ 掺杂荧光粉发光的第一性原理研究

通过约束密度泛函理论，研究了用于白光 LED 和闪烁体应用的十五种代表性 Eu$^{2+}$ 掺杂荧光粉的发光。跃迁能量和斯托克斯位移由体系在吸收与发射几何构型下基态与激发态总能量之差推导得出。首先评估了该方法的一般适用性：对于该代表性集合，相对于实验在吸收和发射能量上的计算绝对误差在 0.3 eV 以内。该化合物集合涵盖了从 1.7 到 3.5 eV 的广泛跃迁能量范围。从弛豫几何结构和总能量获得的信息进一步用于评估 $4f-5d$ 交叉的热势垒、发射光谱的半高全宽以及发射峰的温度偏移，使用一维构型坐标模型。前者的结果表明 $4f-5d$ 交叉不可能是 Eu$^{2+}$ 掺杂荧光粉热猝灭行为的主导机制，而后者的结果与可用实验数据比较，产生 30$\%$ 的平均绝对相对误差。最后，先前用于 Ce$^{3+}$ 掺杂基质的半经验模型被调整用于 Eu$^{2+}$ 掺杂基质，给出的吸收和发射能量与实验相差在 0.9 eV 以内，表现不如第一性原理计算。