【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光單元技術(shù)實驗室探究了Al3+對Mn2+摻雜高硅玻璃光致發(fā)光和輻致發(fā)光性能，相關(guān)研究成果以Effect of Al3+ on the Photoluminescence and Radioluminescence Properties of Mn2+-Doped High Silica Glass為題，發(fā)表在《國際陶瓷》(Ceramic International)上。
Al3+常作為共摻劑調(diào)節(jié)稀土離子的團簇，提高稀土離子在硅酸鹽玻璃中的發(fā)光效率，是熒光硅酸鹽玻璃不可或缺的一部分。與稀土離子Eu2+相似，過渡金屬離子Mn2+缺乏最外層電子屏蔽，對環(huán)境變化十分敏感，場強的微小變動會帶來發(fā)光的顯著改變。而Mn2+的離子半徑遠小于Eu2+的離子半徑，與Al3+離子半徑接近。因此，Mn2+研究Al3+對高硅玻璃中Mn2+熒光光譜的影響十分必要。
研究團隊利用分相法和燒結(jié)法，制備了Mn2+/Al3+、Eu2+/Mn2+共摻以及Eu2+/Mn2+/Al3+三摻的高硅氧玻璃，測試發(fā)現(xiàn)Al3+起到以下作用：一是通過物理集群分散效應，緩解Mn2+的團聚程度，從而提高稀土離子的發(fā)光效率；二是拓寬了Mn2+的激發(fā)光譜，并導致熒光中心紅移，有潛力成為照明、顯示和其他應用的高效WLED玻璃；三是對Al3+作用有了新認識，即Al3+以[AlO4/2]-1四面體的形式減少了NBO的相對數(shù)量，可以有效提高光致發(fā)光和輻射發(fā)光效率。
玻璃中的NBO是高能輻射引起的電子空穴的復合中心，是決定輻射發(fā)光效率的關(guān)鍵因素。在此基礎上，研究人員完善了氧化物玻璃中輻射發(fā)光光子數(shù)的計算公式。玻璃的簡單組成和特殊結(jié)構(gòu)有利于研究各種活性離子對發(fā)光的影響，而高硅氧玻璃正是探索各種發(fā)光活性離子行為的優(yōu)良基質(zhì)材料。
研究工作得到國家自然科學基金的支持。
圖1.(a)Eu2+/Mn2+共摻高硅氧玻璃中Eu2+、Mn2+原子的近鄰環(huán)境；(b)Eu2+/Mn2+/Al3+三摻高硅氧玻璃中原子的近鄰環(huán)境；(c)Eu2+/Mn2+共摻高硅氧玻璃的熒光發(fā)光原理圖；(d)Eu2+/Mn2+/Al3+三摻高硅氧玻璃的熒光發(fā)光原理圖
圖2.非橋氧對高硅氧玻璃閃爍發(fā)光的影響
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