[發明專利]一種金摻雜的硫系玻璃及其制備方法

有效

• 申請號: 201410169895.1
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103979792A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 張芳芳;陳飛飛;于秋爽;戴世勛;許銀生
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C03C3/32
• 分類號: C03C3/32;C03C4/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 謝瀟

技術領域

本發明涉及一種硫系玻璃材料，尤其是涉及一種金摻雜的硫系玻璃及其制備方法。

背景技術

Ga-Ge-S玻璃是一種既具有可見光透過性又具有紅外光透過性的硫系玻璃。這種玻璃體系以S作為網絡陰離子結構團，是一種成玻能力和抗析晶能力最強的硫系玻璃，其成玻能力介于氧化物玻璃與硒基硫系玻璃之間。

但是，Ga-Ge-S玻璃的光學非線性較低，根據Marchese的報道，Ga-Ge-S玻璃800nm波長下的最高非線性折射率n₂僅能達到3×10^-18m²/W。美國《化學物理快報》出版的《高非線性GeS₂–Ga₂S₃–CdS硫系玻璃與其超快響應時間》(X.F.Wang,Z.W.Wang,J.G.Yu,C.L.Liu,X.J.Zhao,and?Q.H.Gong,Large?and?ultrafast?third-order?optical?nonlinearity?of?GeS₂-Ga₂S₃-CdSchalcogenide?glass,Chem.Phys.Lett.399,230-233(2004).)，在Ga-Ge-S玻璃中添加Cd²⁺離子增加其非線性折射率，使其達到3.5×10^-18m²/W。《固態化學學報》出版的《Ge–Ga–S–PbI₂硫系玻璃三階與二階非線性》(H.Guo,H.Tao,S.Gu,X.Zheng,Y.Zhai,S.Chu,X.Zhao,S.Wang,and?Q.Gong,Third-and?second-order?optical?nonlinearity?of?Ga-Ge-S-PbI₂chalcohalide?glasses,J.Solid?State?Chem.180,240-248(2007).)中報道，在Ga-Ge-S玻璃中添加Pb²⁺離子可以增加玻璃的n₂值，使其達到7.5×10^-18m²/W。可見，現有的Ga-Ge-S玻璃的n₂值基本在10^-18m²/W的數量級，與部分氧化物玻璃在同一個數量級，限制了其使用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術的不足，提供一種金摻雜的硫系玻璃及其制備方法，在保證Ga-Ge-S玻璃優異的光學性能的前提下，提高了其非線性折射率。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種金摻雜的硫系玻璃，其組成式為(100-w)Ga_xGe_yS_z·wAu，其中x＝0～47，y＝3～66，z＝20～75，w＝0.5～10，x、y、z、w為摩爾分數。

優選地，所述的組成式中x＝5～35，y＝10～45，z＝30～70，w＝0.5～10。

優選地，所述的組成式中x＝10，y＝25，z＝65，w＝0.5～10。

上述金摻雜的硫系玻璃的制備方法，包括以下步驟：

1)原料準備：按照原料配比準備好各種原料并混合均勻，并將混合后的原料封裝于真空度為10^-4Pa以下的密閉容器中；

2)高溫熔融及淬冷：加熱密閉容器，對封裝的混合原料進行高溫熔融，加熱溫度為850～1200℃，加熱時間為16～48h；加熱結束后將密閉容器浸入0～40℃的蒸餾水中對密閉容器內封裝的熔融物進行淬冷，得到半成品玻璃；

3)退火及冷卻：將密閉容器連同半成品玻璃一起進行退火，退火溫度為320～450℃，退火時間為1～5h；退火結束后將密閉容器連同半成品玻璃一起以1～10℃/h的降溫速率降至室溫，打開密閉容器即得到金摻雜的Ga-Ge-S玻璃。