苏 萍，李邦兴

(重庆理工大学 光电信息学院，重庆 400054)



掺杂Nd3+离子CsCdBr3晶体光谱的理论分析

苏 萍，李邦兴

(重庆理工大学 光电信息学院，重庆 400054)

运用稀土自由离子理论和晶体场理论，通过对掺杂Nd3+离子的CsCdBr3晶体的发光光谱的计算分析，分别拟合了实验光谱数据中的28、47和65条能级，得出理论晶场能级与实验值的标准差分别为3.83，12.367和25.852 cm-1。该结果比已有的拟合结果小得多，表明此计算结果与实验光谱吻合得较好，说明拟合过程和方法是合理的。同时得到了合理的自由离子参量和晶场参量，为进一步研究稀土离子在晶体材料中受到晶体场作用的各种物理机制打下基础。

CsCdBr3；Nd3+；晶场能级；拟合

掺杂稀土离子的CsCdBr3晶体是广泛应用的发光和激光材料[1-2]，研究CsCdBr3晶场中稀土离子光谱特性对光学材料和相关器件的开发应用具有重要意义。本文对CsCdBr3晶场中掺杂3价稀土钕离子(Nd3+)的发光光谱进行了计算分析，得到与实验光谱数据符合较好的理论晶场能级结果和相关拟合参量，并对计算结果进行了分析。

1 能级计算拟合

晶体中稀土离子的4fN组态的能级分裂是稀土自由离子内部作用Hf和晶体场作用HCF共同作用的结果，总的有效算符哈密顿量可表示为

(1)

其中Hf是稀土自由离子本身复杂的电子构型引起的各种相互作用的总和[3-4]，即

(2)

式中:Fk(k=2,4,6)代表库仑相互作用；ζ是自旋-轨道相互作用参数；α,β,γ代表二体作用；Tm(m=2,3,4,6,7,8)代表三体相互作用参数；Pk表示静电相互作用和自旋-轨道相互作用耦合；Mj(j=0,2,4)为径向积分，包含了轨道之间、自旋之间、自旋和其他轨道之间的相互作用。……