稀土摻雜玻璃及微晶玻璃的制備及發(fā)光性質(zhì)研究.pdf

1、近十幾年來，稀土摻雜的發(fā)光玻璃及發(fā)光微晶玻璃由于在固體激光器、光學(xué)傳感器、閃爍體探測器、上轉(zhuǎn)換、太陽能電池及白光照明等領(lǐng)域存在潛在的應(yīng)用價值而受到人們廣泛的研究。本論文的主要工作是采用傳統(tǒng)的熔融淬冷法制備了含BaLuF5納米晶的透明氟氧化物微晶玻璃，以Er3+離子為激活劑，系統(tǒng)地研究了其在該微晶玻璃中上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì);并且制備了Cu+/Sm3+共摻鈉硅酸鹽玻璃，通過調(diào)節(jié)Cu+、Sm3+摻雜濃度得到了很好的白光發(fā)射。這些結(jié)果說明BaLuF5

2、∶Er3+透明氟氧化物微晶玻璃玻璃是良好的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，Cu+/Sm3+共摻鈉硅酸鹽玻璃可以應(yīng)用于白光LED照明。本文的主要內(nèi)容如下：
　?、臙r3+摻雜含BaLuF5納米晶的透明微晶玻璃:用傳統(tǒng)的熔融淬冷法制備了摻Er3+的氟氧化物前驅(qū)體玻璃，即普通玻璃(PG)。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過適當(dāng)?shù)木Щ療崽幚?，獲得了含BaLuF5納米晶的透明微晶玻璃(GC)。通過X-射線衍射儀(XRD)、高分辨透射電子顯微鏡(TEM)和吸收光譜研究了微晶玻

3、璃的微觀結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能，結(jié)果顯示微晶玻璃中生成了顆粒大小約為20nm且均勻分布的立方相BaLuF5微晶，透過率高達(dá)80％。此外，利用激發(fā)和發(fā)射光譜，系統(tǒng)的研究了其在980nm激光二極管泵浦下上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性。相比于普通玻璃，微晶玻璃發(fā)射峰出現(xiàn)了非常明顯的Stark劈裂，特別是位于537-567nm綠光發(fā)射增強了約6500倍，位于635-690nm紅光發(fā)射增強了約3000倍，實現(xiàn)了非常有效的上轉(zhuǎn)換發(fā)光。通過熒光壽命測試發(fā)現(xiàn)隨著熱處理溫度的升

4、高，Er3+熒光壽命也在變長。以上這些結(jié)果表明Er3+進(jìn)入到了BaLuF5納米晶當(dāng)中，且Er3+之間實現(xiàn)了有效的能量傳遞。我們的研究表明，Er3+摻雜的BaLuF5氟氧化物微晶玻璃在上轉(zhuǎn)換應(yīng)用領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。
　?、艭u+/Sm3+共摻鈉硅酸鹽玻璃:利用傳統(tǒng)的熔融淬冷法制備了Cu+、Sm3+共摻鈉硅酸鹽玻璃，其組分是:73.2SiO2-15.3NaCO3-6MgO-2ZnO-3.5CaCO3。通過吸收光譜，激發(fā)和發(fā)射光譜以

5、及測量Sm3+熒光壽命，系統(tǒng)地研究了玻璃樣品的光學(xué)和熒光特性。結(jié)果表明，這種鈉硅酸鹽玻璃在可見光波長范圍的透過率可達(dá)85％。在共摻樣品中，存在著Cu+到Sm3+之間有效的能量傳遞。通過改變Sm3+的濃度，玻璃的發(fā)光顏色會由淺綠色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色。為得到完美的白光，我們在玻璃中加入Ce3+以補充發(fā)光中缺少的藍(lán)光成分，當(dāng)Ce3+的濃度增加到3 wt％時，觀察到了玻璃很好的白光發(fā)射，其色坐標(biāo)為(0.320，0.321)，非常接近標(biāo)準(zhǔn)的白光(0.