《微晶结构对氟氧化物玻璃陶瓷发光特性的影响》.pdfVIP

第 54 卷 第 3 期 2005 年 3 月 物 　理 　学 　报 Vol. 54 ,No. 3 ,March ,2005 1000座机电话号码54 03 144205 ACTA PHYSICA SINICA 2005 Chin. Phys. Soc. 微晶结构对氟氧化物玻璃陶瓷发光特性的影响 孟 　婕1 2 　赵丽娟1 2 余 　华1 2 　唐莉勤1 2 梁 　沁1 2 禹宣伊1 2 　唐柏权1 2 苏 　静1 许京军1 2 1 南开大学物理科学学院光子学中心 ,天津　300071 2 南开大学泰达应用物理学院 ,天津　300457 2004 年 5 月 9 日收到;2004 年 9 月 1 日收到修改稿 制备了成分相同的 Er3 + Yb3 + 共掺氟氧化物玻璃和氟氧化物玻璃陶瓷样品 ,x 射线衍射谱和荧光光谱表明热处 理后玻璃陶瓷中形成了纳米结构的微晶 ,根据 JuddOfelt 理论计算和差热曲线分析 ,证实稀土离子掺入 PbF2 微晶 中. 分别计算了热处理前后微晶态部分在玻璃体中所占的比例. 关键词 : 微晶结构 , 玻璃陶瓷 , 荧光光谱 PACC : 7855 , 4255R , 7840 离子的晶体场环境从玻璃态的短程有序改变到晶体 1 引 言 中的长程有序 ,晶体场环境的调整 ,使得稀土离子的 发光性质产生明显变化. 在微晶形成过程中 ,一般认 玻璃陶瓷 ,又称微晶玻璃 ,是指同时具有晶态和 为重金属离子是核化中心 ,像稀土离子与 Pb 和 Cd 非晶态物质特征的一类新型材料 ,通过热处理使基 等 ,重金属离子的聚集效应使稀土离子容易被掺入 础玻璃中的晶核长大 ,从而形成均匀分布的微小晶 氟化物晶体中 , 比如稀土离子掺入 PbF , CdF , 2 2 体 ,控制微晶尺寸可以保持玻璃陶瓷的透明性. 氟氧 Cd Pb F 中等[3 —7 ] . 到目前为止 ,稀土离子究竟掺入 x 1x 化物玻璃陶瓷是近些年出现的一种新型上转换发光 哪一种氟化物微晶中 ,仍然没有一致的结论. 本文将 材料 ,在由氧化物构成的玻璃网状结构中均匀分布 通过用JuddOfelt JO 理论计算出的晶体场参数分 着纳米尺寸的氟化物微晶 ,稀土离子溶解在氟化物 析稀土离子在玻璃和玻璃陶瓷中的晶体场环境 ,结 微晶中. 这种材料的化学稳定性和机械性能取决于 合热处理前后样品的红色和绿色荧光辐射相对强度 氧化物的玻璃基体 ,而上转换发光效率取决于内部 的变化 , 以及x 射线衍射 XRD 谱 ,进一步确定玻璃 均匀分布的氟化物微晶 ,这种材料在光学放大器以 陶瓷形成后稀土离子的晶体场环境. 及激光抽运的光通讯领域具有很好的开发前景[ 1] . 1993 年 ,Wang 和 Ohwaki [2] 首次报道了稀土离子掺杂 2 实 验 的 30SiO 15Al O 24PbF 20CdF 10YbF ErF 透明 2 2 3 2 2 3 3 在高温下制备组成为 30SiO ·15Al O ·28PbF · 玻璃陶瓷中通过热处理形成氟化物纳米微晶 ,发现 2 2 3 2 热处理之后其上转换发光效率提高近 200 倍 ,并且 22CdF ·4ErF ·1YbF 的玻璃和玻璃陶瓷 ,所有的原 2 3 3 在紫外光的激发下光谱明显重组 ,分析了稀土离子 料均为高纯试剂. 原料放置在 Pt 坩埚中 ,在 1000 ℃ 内部和稀土离子之间的能量传输过程. 下熔融 120min ,然后倾倒在铁盘中迅速冷却 ,得到 氟氧化物玻璃陶瓷的发光特性之所以在热处理 最初的氟氧化物玻璃样品. 将氟氧化物玻璃样品一 前后会发生很大的变化 ,是因为热处理后在玻璃基 分为二 ,样品之一在核化温度附近经过 8h 热处理. 体内部形成了均匀氟化物纳米微晶 ,这种微晶的结 热处理前后的样品分别标定为样品 a 和 b , 分别将 构是影响 Er3 + 离子发光的重要因素. 热处理后稀土 两份样品切割 、抛光 , 以供测试用. 国家自然科学基金 批准号 :座机电话号码 资助的课题. 通讯联系人. Email :mengjie @mail. nankai. edu. cn ? 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 3 期 孟 　婕等 :微晶结构对氟氧化物玻璃陶瓷发光特性的影响 1443 XRD 谱用 Cu 靶的 DMax2500 系统 x 射线衍射 度 ,可由吸收谱计算得到. 图2 为氟氧化物玻璃 a 仪测量. 常规荧光光谱由美国生产的 FL111AI