热激发过程中陷阱电离的量子力学机制及其对热释光曲线分析的修正意义

这篇综述创新性地采用绝热近似框架（proper adiabatic approximation），将陷阱热电离过程建模为非辐射跃迁（nonradiative transition），揭示了传统热释光（TL）分析中忽略频率因子（prefactor）温度依赖性会导致陷阱深度（trap depth E）被高估约2-5%。研究通过YAG:Ce荧光体的模拟验证了修正后的阿伦尼乌斯方程（Arrhenius-type）中指数项应为陷阱深度E而非能垒ΔE，为缺陷能级精准测定提供了量子力学理论基础。

　　

理论部分

我们的陷阱模型如图1所示。图1a显示陷阱位于导带下方，其深度E等于?ω×n（?ω为声子频率，n为跨越能隙所需声子数）。图1b中，电子基态和激发态的绝热势能分别用U_g和U_e表示——后者势能面曲率更大，对应更高的振动频率。

陷阱深度估算

现行热释光模型采用类阿伦尼乌斯方程（式1）描述电子逃逸，但需注意其指数项是陷阱深度E而非传统阿伦尼乌斯能垒ΔE（图1b）。研究表明，忽略频率因子ν(T)的T^-1/2依赖性会导致E值被系统性高估2-5%，这对精确测定材料缺陷能级至关重要。

结论

我们通过绝热近似和单构型坐标模型证明：陷阱电离速率遵循E指数依赖的类阿伦尼乌斯关系，且频率因子ν(T)∝T^-1/2。该发现为热释光技术提供了更精确的量子力学解释，尤其适用于稀土掺杂荧光体（如YAG:Ce）的缺陷表征。