紅外光纖材料硫鹵玻璃的組成、結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、為探索新型透紅外材料和光纖放大器的基質(zhì)玻璃材料,該文通過X射線衍射分析、密度測(cè)試、差熱分析、抗潮解性能測(cè)試、FTIR和UV-Vis光譜以及Raman光譜分析等方法,對(duì)GeS<,2>-Ga<,2>S<,3>-CsCl、GeS<,2>-Ga<,2>S<,3>-AgI和As<,2>S<,3>-PbI<,2>三系統(tǒng)硫鹵玻璃的制備與形成、光學(xué)、熱學(xué)性能以及微結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究.GeS<,2>-Ga<,2>S<,3>-CsCl系統(tǒng)玻璃形成能

2、力良好,轉(zhuǎn)變溫度Tg在175~375℃之間,大部分玻璃有較強(qiáng)的抗結(jié)晶熱穩(wěn)定性;GeS<,2>/Ga<,2>S<,3>=4時(shí),隨CsCl摻量增加,Tg先下降后稍有增加,然后繼續(xù)下降,而密度先上升后下降,在2.82~3.05g/cm3之間.由雜質(zhì)基團(tuán)Ge-O鍵引起的紅外截止波長(zhǎng)在12.8μm附近,紅外透過率達(dá)80％;隨CsCl含量的增加,紫外吸收限向短波方向位移,從453nm移至410nm,且透過率增加.CsCl破壞玻璃中S3Ga-GaS3

3、金屬-金屬鍵連接和GaS<,4>四面體的共邊連接,形成Cl-Ga鍵,產(chǎn)生復(fù)合陰離子團(tuán)[Ga<,2>S<,2>S<,2/2>C1<,2>]<'2>-;網(wǎng)絡(luò)形成體仍為GeS<,2>,[GeS<,4/2>]四面體頂角相連構(gòu)成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),Ga<,2>S<,3>為網(wǎng)絡(luò)中間體,Cs+則充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)修飾體,作為電荷補(bǔ)償劑填充于[Ga<,2>S<,2>S2/2Cl2]2-形成的網(wǎng)絡(luò)空隙.GeS2-Ga2S3-AgI系統(tǒng)玻璃成玻區(qū)較窄,其邊界從GeS<

4、,2>頂點(diǎn)延伸至含GeS240%的組成,當(dāng)AgI含量小于33%時(shí)可以得到穩(wěn)定的塊狀玻璃.其轉(zhuǎn)變溫度在170~353℃之間;當(dāng)AgI/Ga<,2>S<,3>=2時(shí),隨AgI摻量的增加,Tg和Tx基本上呈線性減少,且△T和H值下降;密度卻呈線性增大,在2.84~3.93g/cm<'3>之間.玻璃具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性,紅外截止波長(zhǎng)位于11.04μm附近,由Ge-S、Ga-S鍵多聲子吸收引起.AgI的加入并未改變網(wǎng)絡(luò)形成體的近程結(jié)構(gòu),[GeS4

5、]和[GaS4]四面體通過橋S連接形成三維無序網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),AgI作為網(wǎng)絡(luò)修飾體分布于其中.在冰水淬冷情況下,As2S3-PbI2二元系統(tǒng)玻璃中PbI2最大摩爾分?jǐn)?shù)可達(dá)25%;玻璃化學(xué)穩(wěn)定性良好,轉(zhuǎn)變溫度介于194~201℃之間,并隨著PbI2摻量增加而降低;微結(jié)構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)形成體As<,2>S<,3>以[AsS<3/2>]三角錐結(jié)構(gòu)單元存在,通過共用S或S-S連結(jié)形成無序網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu);八面體構(gòu)型的配位多面體[PbI<,6>]為網(wǎng)絡(luò)修飾體,通過