Gd3+-Tb3+離子摻雜氟氧玻璃的光譜性質(zhì)分析.pdf

1、稀土摻雜玻璃是一種新型的發(fā)光材料，具有發(fā)光均勻、理化性能穩(wěn)定、制備成本低、并且可制作成大尺寸和各種形狀的器件等優(yōu)點，在固態(tài)激光器、光通信、儲能和三維顯示以及非線性光學(xué)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。氟氧玻璃不僅具有氧化物玻璃機(jī)械強(qiáng)度好、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性高等特點，而且具有氟化物玻璃聲子能量低、發(fā)光效率高等優(yōu)點，成為最近幾年人們研究的熱點。本論文主要研究Gd3+/Tb3+離子摻雜LiF-MgF2-Al2O3-SiO2氟氧玻璃的結(jié)構(gòu)、離子濃度與發(fā)光強(qiáng)

2、度之間的關(guān)系，探索Gd3+→Tb3+的能量傳遞機(jī)制。其主要研究內(nèi)容如下:
　　 1、采用熔融法制備了Gd3+、Tb3+離子單摻/共摻的LiF-MgF2-Al2O3-SiO2氟氧玻璃，并對它們的結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和透光性能進(jìn)行了研究。玻璃的結(jié)構(gòu)是由硅氧四面體[SiO4]和鋁氧四面體[AlO4]以頂角相連的方式構(gòu)成基本網(wǎng)絡(luò)骨架;Li+、Mg2+、Gd3+或Tb3+等處于網(wǎng)絡(luò)間隙;部分F-離子取代O2-離子位于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，另一部分處于網(wǎng)絡(luò)間

3、隙;Al3+主要以鋁氧四面體[AlO4]的形式存在，參與玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成。所制備的氟氧玻璃具有較好的熱穩(wěn)定性和一定的抗析晶能力;在可見光區(qū)具有良好的透射性能，其紫外吸收邊小于360 nm，有利于發(fā)射光的透過。
　　 2、研究了Tb3+離子單摻LiF-MgF2-Al2O3-SiO2氟氧玻璃的熒光性能。在紫外光的激發(fā)下，當(dāng)Tb3+離子濃度較低時，可以同時觀察到5D3→7FJ（藍(lán)光）和5D4→7FJ（綠光）兩種發(fā)射;當(dāng)Tb3+離子濃度

4、較高時，由于5D3→5D4與7F6→7F0之間的交叉馳豫作用加強(qiáng)，使得5D4能級的發(fā)射增強(qiáng)而5D3能級發(fā)射降低，Tb3+離子的發(fā)射由藍(lán)光為主轉(zhuǎn)變?yōu)榫G光為主。特別是當(dāng)Tb3+離子濃度為3.0和4.0 mol％時，其藍(lán)光發(fā)射很小，或者說幾乎沒有，從而發(fā)射出近乎純粹的綠光。Tb3+離子5D4能級的熒光衰減過程符合單指數(shù)規(guī)律，其熒光壽命為毫秒級，且在實驗范圍內(nèi)相差不大。
　　 3、研究了Gd3+離子單摻和Gd3+/Tb3+離子共摻LiF

5、-MgF2-Al2O3-SiO2氟氧玻璃的熒光性能。Gd3+離子單摻的氟氧玻璃主要發(fā)射311 nm的紫外光，其發(fā)光衰減過程符合單指數(shù)規(guī)律，衰減時間為毫秒級，且隨Gd3+離子濃度的增大而減小。Gd3+/Tb3+離子共摻的氟氧玻璃在Gd3+離子的激發(fā)波長下，同時出現(xiàn)了Gd3+、Tb3+兩種離子的特征發(fā)射;體系中存在有效的Gd3+→Tb3+共振能量傳遞，Gd3+離子能夠有效地提高Tb3+離子的發(fā)光強(qiáng)度，其主要的作用機(jī)制為電偶極-電偶極的相互耦