[发明专利]一种含银纳米晶体蓝光增强碲酸盐玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于上转换发光材料技术领域，涉及一种含银纳米晶体上转换蓝光增强的碲酸盐玻璃及其制备方法。

背景技术

蓝光光源是一种高效率、低价格、高性能的短波长光源，因而被广泛应用于信息处理、高密度数据储存、光纤通信、激光技术和海洋探测等领域。总所周知，Tm³⁺是一种有效的蓝光发光离子。但是，如在玻璃基质中Tm³⁺离子浓度过低会造成荧光发射截面变小而影响荧光强度的提高；而Tm³⁺离子浓度过高也会引起浓度淬灭同样导致荧光强度降低。因此，在以往的研究中，大多是通过Yb³⁺离子作为敏化离子，利用Yb³⁺离子较大的吸收截面通过能量转移来提高Tm³⁺离子荧光发射从而实现荧光增强。但是，稀土离子浓度淬灭仍使发光增强在一定程度上受到限制。

近年来，随着表面等离子体共振（SPR，涉及光和金属之间相互作用的新兴科学）技术的发展。在稀土掺杂玻璃中引入Ag纳米颗粒，利用纳米颗粒SPR技术可使稀土离子上转换发光得到进一步增强。T.A.A.de等人报道了Yb³⁺/Tm³⁺共掺PbO-GeO₂玻璃，引入少量AgNO₃并经过热处理（540℃，6h）后在玻璃中获得了Ag纳米颗粒，通过SPR吸收及能量转移使玻璃的上转换蓝光得到提高（见文献T.A.A.deD.M.Da Silva,L.R.P.Kassab,J.Non-Cryst.Solids356(2010)2465）。R.J.Amjad等人向Er³⁺掺杂的磷酸盐玻璃中添加少量AgCl，通过热处理也获得了尺寸约为37nm的Ag纳米颗粒，荧光强度随着AgCl含量的增加而逐渐增强（见文献R.J.Amjad,M.R.Sahar,S.K.Ghoshal,Journal of Luminescence132(2012)2714）。也有文献报道了Ag纳米颗粒在Tm³⁺掺杂硫系玻璃中，上转换蓝光也得到明显增强（见文献W.Xu,D.Chen,Q.Yan,J.Non-Cryst.Solids358(2012)3065）。然而硫化物玻璃稳定性较差，实际应用受限。磷酸盐玻璃虽然是一种光学品质良好的光学玻璃基质，但其较高的声子能限制了上转换发光性能的提高。碲酸盐玻璃因稀土离子溶解度大、红外窗口宽、声子能低、折射率高及化稳性能较好等优点，被认为是一类很有潜力和研究意义的玻璃系统。如能在保持稀土离子掺杂碲酸盐系统玻璃自身优良的上转换发光性能与结构稳定性的同时，引入具有优异表面荧光增强效应的银纳米晶体，就有可能获得一种具有优异上转换荧光输出的发光玻璃材料，在上转换激光器件的设计应用中具有明显的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高效上转换发光及蓝光输出的含银纳米晶体蓝光增强碲酸盐玻璃及其制备方法，该玻璃材料具有热稳定性好、上转换蓝光明显增强的特点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

在含Tm(铥)、Yb(镱)碲酸盐氧化物玻璃基质的基础上添加卤化物ZnF₂和ZnCl₂，通过热处理而形成的一类含银纳米晶体碲酸盐玻璃。本发明调整与优化了玻璃的形成能力、热稳定性及上转换发光特性等的性能。

本发明提出的含银纳米晶体蓝光增强碲酸盐玻璃是以碲酸盐系统为基础。

一种含银纳米晶体蓝光增强碲酸盐玻璃，包括玻璃相组分、外掺稀土氧化物和银盐经熔制、热处理而成，其中玻璃相组分包含以下摩尔百分比（mol%）的物质：

外掺稀土氧化物包括以上述玻璃相组分摩尔含量为基准的下列摩尔百分比组分：

Tm₂O₃                                         0.02～0.1%，

Yb₂O₃                                         0.1～1%；

银盐包括以上述玻璃相组分质量含量为基准的下列质量百分比组分：

AgCl+AgF                                     0.3～0.7%。

一种上述含银纳米晶体蓝光增强碲酸盐玻璃的制备方法，包括以下步骤：