稀土摻雜CaO-MgO-SiO-,2-系發(fā)光微晶玻璃的研究.pdf

1、稀土離子摻雜的發(fā)光玻璃材料近年來受到廣泛關(guān)注。由于稀土離子特殊的4f電子結(jié)構(gòu)使其具有良好的熒光特性、發(fā)光色度純、物化性質(zhì)穩(wěn)定、轉(zhuǎn)換效率高等特點。稀土離子摻雜發(fā)光玻璃的應(yīng)用覆蓋了熒光設(shè)備、激光、光纖放大器、白光LED等領(lǐng)域。稀土摻雜的基質(zhì)材料有晶體和非晶態(tài)玻璃材料。而微晶玻璃作為一種晶態(tài)和非晶態(tài)共存的材料，兼具了晶體發(fā)光材料優(yōu)異的發(fā)光性能及玻璃材料優(yōu)異的均勻性，可加工性及穩(wěn)定性，具有重要的研究價值。 本文制得了Sm3+、Tb3+、

2、Eu2+摻雜的鈣鎂硅系發(fā)光玻璃及微晶玻璃。用XRD、SEM測量微晶玻璃的晶相種類與形貌，尋找制得發(fā)光微晶玻璃較為合適的晶核劑，以及合適熱處理制度；使用Jasco FP-6500型熒光光譜儀測量發(fā)光微晶玻璃的熒光光譜，得到在不同的熱處理溫度、熱處理時間、不同的稀土摻雜量、共摻離子條件下制得的發(fā)光玻璃及微晶玻璃的發(fā)光性能變化規(guī)律；采用XRD、拉曼光譜、電子探針研究了稀土離子在微晶玻璃中的分布與發(fā)光機理。結(jié)果表明： 1.此組成的鈣鎂硅

3、體系微晶玻璃主晶相為透輝石(CaMgSi2O6)。在相同的熱處理時間下，隨著熱處理溫度的升高，晶體含量逐漸增多。 2.在本實驗鈣鎂硅玻璃中，Sm3+能夠在紫光或近紫外光的激發(fā)下發(fā)射出紅色的光，其發(fā)射譜屬于Sm3+的4G5/2→6HJ(J=5/2,7/2,9/2,11/2)躍遷。Tb3+能夠在紫外光的激發(fā)下發(fā)射出藍(lán)綠色的光，其發(fā)射譜屬于Tb3+的5D4，3→7F6，5，4，3躍遷。Eu2+能夠受紫光或近紫外光激發(fā)得到藍(lán)色光。

4、 3.隨著熱處理溫度的升高，Sm3+、Tb3+熒光光譜強度逐漸增強。隨著外加稀土離子濃度的升高，Sm3+的熒光光譜強度增強，當(dāng)Sm3+濃度達(dá)到0.1mol％時強度達(dá)到最大，繼續(xù)提高Sm3+濃度，出現(xiàn)濃度猝滅現(xiàn)象。Tb3+的濃度范圍在0mol％-0.2mol％之間時熒光光譜強度隨著濃度的增加而增強，未發(fā)現(xiàn)其猝滅現(xiàn)象。Gd3+表現(xiàn)出敏化Tb3+的現(xiàn)象，通過能級圖分析可知，Gd3+將能量傳遞給了Tb3+。在該系統(tǒng)的玻璃中Dy3+能夠敏化Eu

5、2+的發(fā)光。在Sm3+、Tb3+共摻微晶玻璃中，譜線由兩種離子的特征譜線共同構(gòu)成，兩種離子之間互不影響。激發(fā)光在350nm～385nm和475nm～500nm波段時，Sm3+與Tb3+同時受激發(fā)光。激發(fā)光在390nm～420nm波段時，僅有Sm3+受激發(fā)光。 4.通過結(jié)構(gòu)分析可知，稀土離子在玻璃中均勻分散，經(jīng)過熱處理后，部分稀土離子進入晶相取代Ca2+，對晶相結(jié)構(gòu)有微小影響，但并非全部稀土離子都富集于晶相中，仍有部分稀土離子存在