Progress on Application of Monte Carlo Simulation in Studying Energy Transfer Mechanisms for Rare-earth Luminescent Materials

YU Ting; ZHENG Cheng-zhong; ZHAO Shan-shan; ZENG Qing-guang; YU De-chao; ZHANG Da-wei

doi:10.37188/CJL.20220188

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Progress on Application of Monte Carlo Simulation in Studying Energy Transfer Mechanisms for Rare-earth Luminescent Materials

Invited Paper | 更新时间：2023-02-13

- Progress on Application of Monte Carlo Simulation in Studying Energy Transfer Mechanisms for Rare-earth Luminescent Materials
  增强出版
- Chinese Journal of Luminescence Vol. 43, Issue 9, Pages: 1390-1404(2022)
- 作者机构：
  
  1.五邑大学应用物理与材料学院，广东江门　529020
  2.华南理工大学材料科学与工程学院发光材料与器件国家重点实验室，广东广州　510641
  3.上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海　200093
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the National Science Foundation of China(52002289);Open Fund of State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices(2021⁃skllmd⁃14;2022⁃skllmd⁃02)
- DOI：10.37188/CJL.20220188
  CLC： O482.31
- Published：05 September 2022，
  
  Received：08 May 2022，
  
  Revised：16 May 2022，
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禹庭,郑成中,赵闪闪等.Monte Carlo模拟在稀土掺杂发光材料能量传递机理研究中的应用进展[J].发光学报,2022,43(09):1390-1404.

YU Ting,ZHENG Cheng-zhong,ZHAO Shan-shan,et al.Progress on Application of Monte Carlo Simulation in Studying Energy Transfer Mechanisms for Rare-earth Luminescent Materials[J].Chinese Journal of Luminescence,2022,43(09):1390-1404.
禹庭,郑成中,赵闪闪等.Monte Carlo模拟在稀土掺杂发光材料能量传递机理研究中的应用进展[J].发光学报,2022,43(09):1390-1404. DOI： 10.37188/CJL.20220188.

YU Ting,ZHENG Cheng-zhong,ZHAO Shan-shan,et al.Progress on Application of Monte Carlo Simulation in Studying Energy Transfer Mechanisms for Rare-earth Luminescent Materials[J].Chinese Journal of Luminescence,2022,43(09):1390-1404. DOI： 10.37188/CJL.20220188.

摘要

高性能可调控的稀土发光材料及相关物理机制的探究是设计和开发新型发光材料与器件的重点与难点。其中，揭示离子间复杂的微观相互作用产生的能量传递特性一直是稀土掺杂发光材料研究中的关键问题。Monte Carlo模拟是一种依赖大量重复的随机抽样获得数值结果的统计模拟方法，是稀土发光领域中结合基质晶体结构、离子掺杂行为、荧光衰减动力学数据等对离子间能量传递机理进行系统研究的重要工具。本文首先简要介绍Monte Carlo模拟的基本原理及建模方法；然后从影响能量传递的相互作用机理和几何因素出发，概述了利用Monte Carlo方法研究离子间能量传递的进展；最后进行总结并对该方法在稀土发光材料中的应用进行了展望。

Abstract

High-performance tunable luminescent materials activated by rare-earth ions， as well as studies on the involved physical mechanisms， are the emphasis and difficulties of design and development of novel luminescent materials and optoelectronic devices. Thereinto， fundamentally unveiling the energy transfer processes induced by the sophisticated interionic interaction has been a vital research problem for the rare-earth luminescent materials. Monte Carlo simulation is a statistical simulation method that relies on huge amounts of repeated random samples to acquire numerical results. In the research field of rare-earth luminescence， Monte Carlo method has become a critical tool to systematically study the interionic energy transfer mechanisms by fully considering the crystal structures， rare-earth-doping behaviors， decay dynamics of fluorescence，

etc

. In this paper， we first introduce the basic principles and modeling methods of Monte Carlo simulation. Then starting from the interaction mechanisms and geometrical factors of determining energy transfer processes， we generalize the research progresses using Monte Carlo method to fundamentally study the energy transfer modes. At last we give a brief summary as well as a short prospect on the applications of Monte Carlo simulation in investigating rare-earth luminescent materials.

关键词

稀土离子能量传递发光材料Monte Carlo模拟时间分辨光谱

Keywords

rare-earth ionsenergy transferluminescent materialsMonte Carlo simulationtime-resolved spectrum

references

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