Je nach Wirtsmaterial können Bi³⁺-Ionen in den Bereichen des tiefen Ultravioletts, sichtbaren Lichts und sogar des nahen Infrarots leuchten und werden häufig als Aktivator-Ionen in verschiedenen lumineszenten Materialien eingesetzt. Die Untersuchung der Energieniveaus und des Lumineszenzmechanismus von Bi³⁺-dotierten Systemen trägt zur Gestaltung und Leistungsverbesserung neuer lumineszenter Materialien bei. Dieser Artikel analysiert und fasst neuere Methoden und Ergebnisse aus erst-prinzipienbasierter Berechnung zusammen, diskutiert die gemeinsamen Eigenschaften der lokalen Struktur und Elektronenstruktur im Grund- und angeregten Zustand von Bi³⁺-dotierten Systemen. Mithilfe von Konfigurationskoordinatendiagrammen werden die dynamischen Prozesse der Anregung, Relaxation und Emission in solchen Materialien diskutiert. Die untersuchten angeregten Zustände umfassen hauptsächlich vier Typen: die 6s¹6p¹-Elektronenkonfiguration von Bi³⁺, Ligand-Dotierions-Ladungstransferzustand 6s²6p¹ mit gebundenem Loch, Metall-Metall-Ladungstransferzustand 6s¹ mit gebundenem Elektron sowie Elektronenmigration zwischen Bi²⁺-Bi⁴⁺-Ionenpaaren. Der Artikel versucht, ausgehend von der experimentellen Identifikation der spektroskopischen Charakteristika von Bi³⁺, durch Zusammenfassung physikalischer Bilder und theoretischer Beschreibungen der Lumineszenzprozesse, gestützt auf mehrere repräsentative Beispiele, die Rolle von Theorie und Berechnung in der Analyse und Interpretation experimenteller Phänomene darzustellen. Zudem wird kurz die Verbindung zwischen der lokalen Struktur der Lumineszenzzentren, der Bandlücke des Wirtsmaterials, Defektniveaus und den Lumineszenzeigenschaften von Bi³⁺-Ionen diskutiert.

Erstprinzipien;Bi³⁺-Ionen;Photolumineszenz;angeregter Zustand