[發明專利]高效紫外和藍色上轉換發光透明玻璃陶瓷及其制備

有效

• 申請號: 200710009431.4
• 申請日: 2007-08-30
• 公開（公告）號: CN101376565A
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: 陳大欽;王元生;余運龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C03C10/00
• 分類號: C03C10/00;C03C3/112;C03C4/12;C03B32/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及固體發光材料領域，尤其是涉及一種能夠實現高效紫外及藍色 上轉換發光的稀土摻雜透明玻璃陶瓷及其制備工藝。

背景技術

近年來，由于在高密度光學數據存儲、光顯示器和紅外傳感器等領域具有 重要的應用前景，短波長固體激光器引起材料學家的廣泛關注。目前已有的激 光波長主要在可見和紅外波段，而紫外及真空紫外波段很難實現激光發射，制 約了激光的進一步發展和應用。為解決這一問題，除使用倍頻技術將長波長的 激光轉變為短波長激光外，近年來，人們還利用發光學中的反斯托克斯效應， 大力發展上轉換激光材料。最近，Y.Ohishi等人在Tb³⁺/Yb³⁺共摻的含氟化鈣納 米晶透明玻璃陶瓷中觀察到紫外上轉換發光，它是通過兩個Yb³⁺離子共合作能量 傳遞給Tb³⁺離子來實現上轉換[L.Huang，T.Yamashita，R.Jose，Y.Arai，T. Suzuki?and?Y.Ohishi，App.Phys.Lett.90，131116(2007)]。由于三價稀 土離子替代二價鈣離子需要電荷補償，所以稀土進入氟化鈣晶相的分數有限， 影響了材料上轉換性能的提高。本發明在新型的含氟化釔納米晶玻璃陶瓷中雙 摻Tm³⁺/Yb³⁺或三摻Tm³⁺/Yb³⁺/Nd³⁺，通過控制熱處理條件使稀土離子進入氟化釔納 米晶中，實現材料強的藍色和紫外上轉換發光。

發明內容

本發明提出一種Tm³⁺/Yb³⁺或Tm³⁺/Yb³⁺/Nd³⁺共摻雜的含氟化釔納米晶透明玻璃 陶瓷的組分及其制備工藝，目的在于制備出結構穩定、具有高效紫外和藍色上 轉換發光特性的固體發光材料。

本發明的透明玻璃陶瓷組分為(摩爾比)：44SiO₂-28Al₂O₃-17YF₃ -xNaF-0.1TmF₃-yNdF₃-zYbF₃(y＝0～0.5，z＝0～1.0，x＝(11-y-z))。

本發明采用如下制備工藝：將粉體原料按照一定組分配比研磨均勻后置于 坩堝中，于電阻爐中加熱到1300～1500℃后保溫0～5小時，然后，將玻璃熔液 快速倒入300℃預熱的銅模中成形；將獲得的前驅玻璃放入電阻爐中退火以消除 內應力；退火后的玻璃繼續在550～750℃加熱保溫1～10小時使之發生部分晶 化，得到淡藍色的透明玻璃陶瓷。

采用以上前驅玻璃組分和制備工藝，成功獲得了在氧化物玻璃基體中含均 勻分布的稀土摻雜氟化釔納米晶的透明玻璃陶瓷。在796納米激光激發條件下， 鐿/銩共摻雜玻璃陶瓷的室溫上轉換發射譜出現分別對應于Tm³⁺∶¹I₆→³F₄(~346 nm)、¹D₂→³H₆(~362nm)、¹D₂→³F₄(~451nm)和¹G₄→³H₆(~478nm)躍遷的紫外和 藍色發光(如圖1所示)。由于與紫外發射強度相當的藍光在肉眼下清晰可見， 可以判斷該玻璃陶瓷具有很強的紫外發射。對于鐿/銩/釹三摻雜玻璃陶瓷，在 976納米激光激發條件下，同樣可觀測到強的紫外和藍色上轉換發光。

本發明的玻璃陶瓷制備工藝簡單、成本低廉，可望開發成為一種新型的紫 外或藍色固態激光介質。

附圖說明

附圖為796納米激光激發下鐿/銩共摻雜玻璃陶瓷的室溫上轉換發射譜。

具體實施方式