[發(fā)明專利]含Cs3LaCl6納米晶的透明硫鹵玻璃陶瓷及其制備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310290658.6
• 申請(qǐng)日: 2013-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN103382089A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊安平;林航;陳大欽;余運(yùn)龍;王元生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): C03C10/16
• 分類號(hào): C03C10/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)材料領(lǐng)域，尤其涉及一種含Cs₃LaCl₆納米晶透明硫鹵玻璃陶瓷及其制備技術(shù)。

背景技術(shù)

稀土離子摻雜的發(fā)光材料在固態(tài)激光、光通訊和太陽能等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用，近年來引起人們的強(qiáng)烈關(guān)注。這類材料的發(fā)光量子效率與稀土離子激活中心的發(fā)光動(dòng)力學(xué)過程密切相關(guān)，并往往受限于稀土所處的基質(zhì)環(huán)境。一般而言，具有低聲子能量的基質(zhì)材料可以有效降低稀土離子的無輻射弛豫幾率，從而有利于其獲得較高的發(fā)光量子效率。因此，目前國內(nèi)外大部分的工作主要集中在研究具有較低聲子能量的氟化物（~500?cm^-1）和硫化物（~350?cm^-1）。雖然氯化物具有更低的聲子能量（~260?cm^-1），更適合作為稀土摻雜的發(fā)光基質(zhì)，但是該類材料極易吸水、需要特殊處理和儲(chǔ)存、且難以制備。為了解決這一問題，人們提出可通過調(diào)節(jié)前驅(qū)玻璃組分和晶化熱處理?xiàng)l件，制備含氯化物相的透明玻璃陶瓷。該類材料不僅具有可以與氯化物晶體相近甚至更好的光學(xué)性能，而且其化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能（主要取決于玻璃基體）與一般無機(jī)玻璃相當(dāng)。本發(fā)明采用熔體急冷法制備了稀土離子摻雜含Cs₃LaCl₆納米晶的透明硫鹵玻璃陶瓷，該材料在光學(xué)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種含Cs₃LaCl₆納米晶的硫鹵玻璃陶瓷及其制備技術(shù)，目的在于制備出具有良好機(jī)械、熱學(xué)和光學(xué)性能的新型透明硫鹵玻璃陶瓷材料。

本發(fā)明的硫鹵玻璃陶瓷組分和摩爾百分含量如下：

GeS₂：40-60?mol%；Ga₂S₃：25-35?mol%；La₂S₃:?2-8?mol%;?LaCl₃:?2-8?mol%;?CsCl：10-20?mol%;?Re₂S₃:?0.01-0.2?mol%。其中Re代表稀土離子（如Nd，Er）。?

該玻璃陶瓷具有如下顯微結(jié)構(gòu)特征：球形的Cs₃LaCl₆納米晶均勻分布在玻璃基體中，其晶粒的平均尺度為30納米。

本發(fā)明的玻璃陶瓷采用熔體急冷法和后續(xù)熱處理制備。

本發(fā)明采用的熔體急冷法和后續(xù)熱處理包括前驅(qū)玻璃制備以及前驅(qū)玻璃的晶化處理兩個(gè)步驟。熔體急冷過程中，熔融溫度為800～1000℃，熔融時(shí)間為12～24?h；前驅(qū)玻璃的晶化過程中，熱處理溫度為460～500℃，保溫時(shí)間為1～15小時(shí)。

本發(fā)明的硫鹵玻璃陶瓷制備工藝簡單、成本低廉，且具有優(yōu)異的近紅外下轉(zhuǎn)移和可見上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能，在近紅外激光器、光纖放大器和三維固態(tài)顯示等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用。

附圖說明

圖1是實(shí)例1中硫鹵玻璃的差熱曲線；

圖2是實(shí)例1中硫鹵玻璃和玻璃陶瓷的X射線衍射圖譜；

圖3是實(shí)例1中硫鹵玻璃陶瓷的透射電子顯微鏡明場像和相應(yīng)的選區(qū)電子衍射圖；

圖4是實(shí)例1中Nd³⁺離子摻雜硫鹵玻璃和玻璃陶瓷樣品在808納米激發(fā)下的近紅外下轉(zhuǎn)移發(fā)光；

圖5是實(shí)例1中Er³⁺離子摻雜硫鹵玻璃和玻璃陶瓷樣品在976納米激發(fā)下的可見上轉(zhuǎn)換發(fā)光。

所述樣品的差熱分析采用STA449C（NETZSCH）高溫綜合熱分析儀進(jìn)行測(cè)試。XRD測(cè)試由日本理學(xué)RIGAKU–DMAX2500?X-射線多晶衍射儀完成，采用Cu?Kα?輻射（λ?=?0.154056?nm），工作電壓/電流：30kV/15mA，掃描速率為5°/min，2θ?掃描范圍為5°~85°。透射電子顯微分析由配備CCD相機(jī)和EDX能譜分析系統(tǒng)的日本電子JEM-2010（JEOL）透射電鏡完成，加速電壓為200kV；點(diǎn)分辨率為0.194nm；點(diǎn)陣分辨率為0.14nm。熒光光譜測(cè)試采用Edinburgh公司FS920熒光光譜儀完成，利用紅外光電倍增管（Hamamatsu?R5509）探測(cè)近紅外發(fā)光信號(hào)。

具體實(shí)施方式