鍺硅酸鹽玻璃的制備和發(fā)光性能研究.pdf

1、當今世界,能源危機和環(huán)境問題已成為影響人類可持續(xù)發(fā)展的重大問題,人們迫切希望應用節(jié)能環(huán)保的新技術,而光學玻璃就是具有這種魅力的新技術之一。鍺硅酸鹽光學玻璃因具有較低的聲子能量,良好的玻璃形成能力以及較高的稀土離子溶解度,在光學領域,尤其是在信息處理,大屏幕顯示,軍事探測及激光醫(yī)療領域有廣闊的發(fā)展?jié)摿?近年來已引起學者的廣泛興趣。
　　 本文首先回顧了稀土離子摻雜鍺硅酸鹽光學玻璃的發(fā)展應用及研究現(xiàn)狀,在此基礎上,采用高溫熔融-退火

2、法制備了鍺硅酸鹽光學玻璃及鍺硅酸鹽氟氧化物微晶玻璃。通過拉曼光譜,吸收-透過光譜,熒光光譜,X射線衍射等手段研究了氧化鍺和氧化硅的比例、二價堿土金屬氧化物的含量及種類、Dy2O3摻雜濃度、熱處理時間和熱處理溫度對鍺硅酸鹽玻璃和鍺硅酸鹽氟氧化物微晶玻璃結構和性能的影響。主要得到了以下結果:
　　 采用高溫熔融法制備了不同氧化鍺和氧化硅比例的鍺硅酸鹽玻璃。研究結果表明,在鍺硅酸鹽玻璃中同時存在[SiO4],[GeO4]以及[SiO4

3、]&[GeO4]混合網(wǎng)絡結構。含不同比例氧化鍺和氧化硅的鍺硅酸鹽玻璃,其Dy3+離子的猝滅濃度和發(fā)光強度存在很大不同。當GeO2:SiO2為20 mol％:30 mol％,Dy2O3的摻雜濃度為1.00 mol％時,Dy3+離子的發(fā)光強度達到最大。二價堿土金屬氧化物主要影響玻璃中[GeO4]網(wǎng)絡結構,但玻璃基質中Dy3+離子的發(fā)光強度卻隨著MgO→CaO→BaO的順序減弱,原因是堿土金屬離子半徑越小,越能改善玻璃三維網(wǎng)絡結構,提高稀土離

4、子的分散率和發(fā)光效率。
　　 通過對鍺硅酸鹽氟氧化物玻璃進行熱處理得到微晶玻璃。XRD結果表明,玻璃中生成了晶粒尺寸為納米級的Ba3AlF9晶相。玻璃在可見—紅外光區(qū)有較高的透明度(90％)。580℃下熱處理4 h后的微晶玻璃其發(fā)光強度最強。而對玻璃樣品在620℃熱處理后,玻璃中同時析出Ba3AlF9晶相和BaAl2Si2O8雜相,玻璃樣品出現(xiàn)渾濁。另外,考察了Dy2O3摻雜濃度對玻璃析晶行為及光學性能的影響,發(fā)現(xiàn)當Dy2O3摻