【摘要】：稀土摻雜硫系玻璃陶瓷是中紅外波段的重要光學材料。但是,這類材料在走向實用化的過程中面臨兩個亟待解決的問題:(1)陶瓷化過程中析晶行為的不可控制;(2)稀土離子局域化學環(huán)境不明確。為此,我們創(chuàng)新性地使用非化學計量配比的稀土摻雜硫系玻璃基質作為起始材料。通過改變玻璃組分及陶瓷化參數(shù),揭示如何有效地調控陶瓷化過程中的析晶行為,以及演示如何清晰地鑒別稀土離子在玻璃陶瓷中所處的局域化學環(huán)境。上述兩個問題的解決將為人們提供一種析晶行為可選擇性調控的硫系玻璃配方設計思路,以及建立一種鑒別稀土離子所處位置情況的高顯示度分析方法。為此我們做了相關研究,具體研究內容及結論如下:(1)通過制備三元Ge_XGa_4S_(96-X)(x=22.5,27,30,33,36)硫系玻璃(組成范圍從多S到化學計量比,再到少S)。使用高分辨率X射線光電子能譜來檢測Ge-Ga-S玻璃的結構演變,檢測到了三元硫系玻璃中存在的微觀有序的結構。從而證實三元Ge_XGa_4S_(96-X)硫系玻璃有著良好的玻璃形成能力。(2)將制備的Ge-Ga-S玻璃(玻璃組分按從多S到化學計量比,再到少S的規(guī)律設計)在高于其各自的玻璃轉變溫度以上20℃退火來調控析出不同晶體。并使用X射線衍射和拉曼散射光譜來表征結構。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過較長時間退火后GeS_2和GeS晶體只能分別在多S和少S的非化學計量比組分玻璃陶瓷中析出,并且分布均勻;而較短時間退火后,GeS,Ga_2S_3和GeS_2晶體同時出現(xiàn)在化學計量比的玻璃陶瓷中。證實了可以通過設計玻璃組分和控制陶瓷化過程參數(shù)的方法來調控儀器中光學玻璃的一些性質。(3)將含0.5 wt.%Er的Ge_(25)Ga_(10)Se_6硫系玻璃退火30小時處理后,使用TEM對樣品進行STEM模式下的線性EDS掃描,進而對EDS線性掃描結果進行映射(Mapping)處理,擬合出摻雜稀土離子的分布。發(fā)現(xiàn)大部分稀土離子分布在Ga_2Se_3納米晶體附近。解釋了稀土離子在析出的晶體表面形成Ga-REI或Ga-Se-REI鍵來防止稀土離子團簇而導致的光致發(fā)光淬滅。
【圖文】：

圖 2-2 試驗流程圖 2Figure 2-2 experimental flowchart 2展示exGa8S92-x玻璃，其化學計量比組分是 Ge26.67Ga8S65.33，6.67 的玻璃稱為多 S 玻璃，相反 Ge 原子百分數(shù)大于；同樣對于 GexGa4S96-x玻璃，其化學計量比組分是小于 30 的玻璃稱為多 S 玻璃，相反 Ge 原子百分數(shù)大。對 EDS 線 性 掃 描 結 果 進 行 映 射(Mapping)處理，擬合出摻雜稀土離子在玻璃陶瓷中所處位置的高顯示度分布

核心層 XPS 譜圖對所制備的玻璃中的化學結構進行定量分析。在所測添加二重峰，如果添加的二重峰的迭代曲線與所測定的峰能很好地擬合定所測定的峰內的二重峰數(shù)目（由自旋軌道分裂形成的 d5/2-d3/2和 2p3/2）。用于關聯(lián)同一組 d5/2 和 d3/2分量的參數(shù)是：Ga 的二重峰峰值間距， Ge 的二重峰峰值間距為 0.56 eV，d5/2和 d3/2對應的峰面積比為 1.一組 2p3/2和 2p1/2分量，S 的二重峰峰值間距為 1.18eV，，2p3/2和 2p1/2對積比值為 2。并且假定同一組二重峰的半峰寬（FWHM）是相同的，不重峰的半峰寬可以不相同。對于給定核心層的所有二重峰，Voigtussian 和 Lorentzian 之間的組合被設定為相同。各組分的峰值位置和面定度分別為 0.05 eV 和 2％。3 結果及討論圖 3-1 顯示制備的 GexGa4S96-x（x = 22.5,27,30,33,36）玻璃的 XPS 全中可以觀察到 Ge，Ga，S 核心層對應的峰。同時，存在于制得的玻璃些雜質元素，如氧，其核心層 1s 對應的峰也能被觀察到。
【學位授予單位】：溫州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ171.1

【參考文獻】

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1 張鵬君;戴世勛;樂放達;彭波;徐鐵峰;聶秋華;章向華;;Tm~(3+)摻雜Ge-Ga-Se玻璃中紅外發(fā)光特性與多聲子弛豫分析[J];光譜學與光譜分析;2010年06期

本文編號：2643595