GeS2-Ga2S3-KCl系统玻璃的制备与其光学性质研究.pdfVIP

GeS2一Ga2S3一KC I系统玻璃的制备及其光学性质研究 佟威陶海征赵修建 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室，湖北武汉，430070 摘 要本文系统地研究了GcS2-Ga2Sj-KCI准三元系统玻璃的制备、形成范围及光学性质。根据对所研究玻璃的紫 外一可见和红外光谱的系统研究，得出了KCI对GeSrGa2S)硫系玻璃的光学性质的影响如下：随KCI的掺入，玻璃 pm．。 的红外截止波长向长波发生了微小移动，紫外截止边向短波有较大移动．玻璃的透过范围大约为O．46、11．0 关键词GcS2．Ga2SrKCI系统玻璃，红外，紫外 1．引 言 硫系玻璃较氧化物玻璃的光子能量低，化学键的共价性高。电子带隙小，折射率高以及传输带宽(由 可见到红外区域，O．5．129in)…。在大多数硫系玻璃中都含有Ⅳ一V族元素，而硫族元素与Ⅳ一V族元素 之间的电子亲和力较小，所以掺入金属时玻璃容易析晶。但是在混合阴离子的系统中，当不同的阴离子 电负性接近。即化学键的特性(键性)接近时，形成玻璃的区域就扩大。在Ⅶ和Ⅵ族元素之间，氟和氧、 氯和硫、溴和硒以及碘和碲的电负性是比较接近的。因此，氧化物容易和氟化物形成混合阴离子玻璃， 氯化物与硫化物之间、溴化物和硒化物之间以及碘化物和碲化物之间容易生成比其他化合物之间更为宽 阔的玻璃生成区I引。因此在硫系化物中引入具有较低熔融温度的金属卤化物，(特别是重金属卤化物， 它具有大的极化串)，增加了玻璃的堆积密度，避免玻璃析晶，大大提高了玻璃的形成能力[31。 另外硫卤玻璃作为光纤放大器、中红外激光器的基材，较小的稀土掺杂能力导致团聚或析晶限制了 体系进行研究。 2．实验过程 2．1硫卤玻璃的制备 由于玻璃熔制温度高达900C，普通的玻璃的熔化点低，实验中我们选择石英玻璃安瓿。而且由于 杂质，特别是氢化物、水、氧化物的存在很可能会破坏所制备的玻璃的传输窗1：3，所以玻璃安瓿的预处 理显得尤为重要。在实验中，为除去吸附在安瓿内壁的杂质，我们将石英玻璃安瓿在超声波中处理，然 后再用酒精和蒸馏水反复冲洗。 由于本实验严格杜绝水的存在，而且KCi在空气中极易吸水，所以清洗干净的安瓿和原料KCi在 称量前放在马弗炉中进行烘干处理，温度大约300。C左右，因为在250C时水才可能除干净。原料称好 后置于安瓿内，用氢氧焰预封，然后抽真空至6×10。2Pa，并封接好。 将封接好的玻璃管放入特制的摇摆炉中，按照试样的组成使温度逐渐升至熔化温度。由于Ge的熔 熔制好的样品在熔化温度时从炉中取出很容易爆炸，所以我们选择在高于析晶的温度取出样品，既可以 得到玻璃又降低了爆炸的可能性。取出样品后在冰水中淬冷，然后在退火炉中退火。敲开石英玻璃管取 出玻璃，采用x射线粉末衍射法与光学显微镜来确定玻璃的形成。确定玻璃形成区时，试样量为3克。 2．2玻璃性质测试 2003年十一省(市)光学学术会议论文集 司生产的60．SXB傅利叶红外光谱仪测定，测试范围4000--400cm～，精度为0．01cm1。紫外光谱是在室 温下使用SHIMADZU公司生产的UV-1601型紫外可见光谱仪测定，测试范围190--1100nm。由于透过 率受样品厚度的影响较大，而且测试的目的是为了得到截止波长和截止边，所以测试过程中没有磨制样 品而是选择形状较规则的样品进行测试。 GeS： ／ 3．结果和讨论 心锄 3．1玻璃的形成 。惫嫩13d。 ／、~＼，^ 玻璃的形成区如图l所示，由图可知，此系统成 o蟛一￥． 玻性能很大。在(1．x)GeS2．xGa2S3二元系统中，当