稀土摻雜玻璃及微晶玻璃的制備及發(fā)光性質研究.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、光學傳感器、閃爍體探測器、上轉換、太陽能電池及白光照明等領域存在潛在的應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換發(fā)光性質;并且制備了Cu+/Sm3+共摻鈉硅酸鹽玻璃，通過調節(jié)Cu+、Sm3+摻雜濃度得到了很好的白光發(fā)射。這些結果說明BaLuF5

2、∶Er3+透明氟氧化物微晶玻璃玻璃是良好的上轉換發(fā)光材料，Cu+/Sm3+共摻鈉硅酸鹽玻璃可以應用于白光LED照明。本文的主要內容如下：
　　⑴Er3+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+的氟氧化物前驅體玻璃，即普通玻璃(PG)。在此基礎上，經(jīng)過適當?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、璃的微觀結構和光學性能，結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。以上這些結果表明Er3+進入到了BaLuF5納米晶當中，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換應用領域有著潛在的應用前景。
　　⑵Cu+/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和熒光特性。結果表明，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)光中缺少的藍光成分，當Ce3+的濃度增加到3 wt％時，觀察到了玻璃很好的白光發(fā)射，其色坐標為(0.320，0.321)，非常接近標準的白光(0.