納米晶透明微晶玻璃研究.pdf

1、稀土摻雜透明微晶玻璃是一種新型的發(fā)光材料，其在激光器、上轉(zhuǎn)換、光纖放大器、及半導(dǎo)體白光照明(W-LEDs)等領(lǐng)域存在潛在的應(yīng)用前景，因此備受關(guān)注。微晶玻璃將納米晶良好的光學(xué)特性和玻璃相優(yōu)良的力學(xué)性能與化學(xué)穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)集于一體，所以人們想通過(guò)制備納米晶透明微晶玻璃將二者的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)發(fā)揮。一般制備微晶玻璃首先通過(guò)熔融冷卻過(guò)程獲得基礎(chǔ)玻璃，然后再對(duì)基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硎怪龀鼍w。本研究采用一種全新的熔融冷卻法制備了Yb3+/Er3+共摻納

2、米晶透明微晶玻璃，即玻璃熔體在冷卻過(guò)程中自發(fā)地析出納米晶，省去了傳統(tǒng)的熱處理過(guò)程。初步探討了稀土氧化物和堿金屬氧化物對(duì)磷硅酸鹽玻璃熔體冷卻過(guò)程中的自發(fā)結(jié)晶行為和上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能的影響。
　　本文以P2O5-Al2O3-ZnO-R2O-SiO2和P2O5-Al2O3-MgO-R2O-SiO2（R=Na2O，Li2O,K2O)系統(tǒng)作為研究對(duì)象。我們用熔融冷卻法制備了未摻雜稀土和Yb3+/Er3+共摻的磷硅酸鹽透明微晶玻璃。采用DSC、X

3、RD和SEM以及吸收光譜和發(fā)射光譜等測(cè)試方法研究了堿金屬氧化物的種類(lèi)和含量以及Yb3+/Er3+對(duì)微晶玻璃析晶性能和光學(xué)性能的影響。主要研究結(jié)果如下：
　?。?）在P2O5-Al2O3-ZnO-R2O-SiO2（R=Na，Li或 K）系統(tǒng)磷硅酸鹽玻璃中，當(dāng)組成中堿金屬氧化物僅含 Na2O時(shí)，引入0.5％Yb2O3和0.125%Er2O3(摩爾分?jǐn)?shù))后晶體類(lèi)型由 Na3PO4變?yōu)?Zn2SiO4;K2O取代部分Na2O未對(duì)摻雜前后的

4、晶體類(lèi)型產(chǎn)生影響，但是顯著降低了Na3PO4或 Zn2SiO4的結(jié)晶度。Li2O取代部分 Na2O，摻雜前后熔體自發(fā)析出的晶體都是 Li3PO4。對(duì)于上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能，結(jié)晶程度越高，上轉(zhuǎn)換發(fā)射強(qiáng)度越大，與堿金屬氧化物種類(lèi)無(wú)關(guān)。
　　（2）對(duì)Na2O-K2O和Na2O-Li2O逐步取代的P2O5-Al2O3-ZnO-R2O-SiO2磷硅酸鹽玻璃系統(tǒng)中，Yb3+/Er3+共摻樣品，K2O和Na2O總量不變，隨K2O逐漸取代Na2O，析出

5、晶體類(lèi)型始終為Zn2SiO4晶體，但結(jié)晶度逐漸變小。伴隨Li2O逐漸取代Na2O，析出的晶體由Zn2SiO4逐漸變?yōu)長(zhǎng)i3PO4。混合堿效應(yīng)使不同種類(lèi)的堿金屬離子之間相互阻擋，使許多物理性能出現(xiàn)非線性變化。另外，混合堿效應(yīng)使二元堿金屬氧化物的相互阻擋有利于光的吸收。
　?。?）在P2O5-Al2O3-MgO-R2O-SiO2磷硅酸鹽玻璃系統(tǒng)中，玻璃熔體冷卻過(guò)程中，堿金屬氧化物的種類(lèi)對(duì)自主析晶行為和上轉(zhuǎn)換發(fā)光有較大影響。在980nm