1. 上海光機所在探究Al3+對Mn2+摻雜高硅玻璃光致發光和輻致發光性能的影響方面取得進展

        文章來源:上海光學精密機械研究所  |  發布時間:2022-05-07  |  【打印】 【關閉

          

        超強激光科學卓越創新簡報

        (第二百六十八期)

        2022年5月7日

        上海光機所在探究Al3+對Mn2+摻雜高硅玻璃光致發光和輻致發光性能的影響方面取得進展

          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實驗室探究了Al3+對Mn2+摻雜高硅玻璃光致發光和輻致發光性能,相關研究成果以“Effect of Al3+ on the Photoluminescence and Radioluminescence Properties of Mn2+-Doped High Silica Glass”為題發表于Ceramic International《國際陶瓷》。

          Al3+常作為共摻劑調節稀土離子的團簇,提高稀土離子在硅酸鹽玻璃中的發光效率,是熒光硅酸鹽玻璃不可或缺的一部分。與稀土離子Eu2+相類似,過渡金屬離子Mn2+缺乏最外層電子屏蔽,對環境變化十分敏感,場強的微小變動會帶來發光的顯著改變。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+熒光光譜的影響很有必要。

          研究團隊利用分相法和燒結法,制備了Mn2+/Al3+、Eu2+/Mn2+共摻以及Eu2+/Mn2+/Al3+三摻的高硅氧玻璃,測試發現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光效率;二是它拓寬了Mn2+的激發光譜,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+的作用有了更新的認識,即Al3+以[AlO4/2]-1四面體的形式減少了NBO的相對數量,這可以有效地提高光致發光和輻射發光效率。玻璃中的NBO是高能輻射引起的電子空穴的復合中心,是決定輻射發光效率的關鍵因素。在此基礎上,我們完善了氧化物玻璃中輻射發光光子數的計算公式。玻璃的簡單組成和特殊結構有利于清楚地研究各種活性離子對發光的影響,而高硅氧玻璃正是探索各種發光活性離子行為的優良基質材料。

          相關研究得到了國家自然科學基金的支持。

          原文鏈接

        圖1 (a)Eu2+/Mn2+共摻高硅氧玻璃中Eu2+、Mn2+原子的近鄰環境;(b) Eu2+/Mn2+/Al3+三摻高硅氧玻璃中原子的近鄰環境;

        (c)Eu2+/Mn2+共摻高硅氧玻璃的熒光發光原理圖;(d) Eu2+/Mn2+/Al3+三摻高硅氧玻璃的熒光發光原理圖

        圖2 非橋氧對高硅氧玻璃閃爍發光的影響

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