专利名称：一种氧缺损缺陷的发光玻璃的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种玻璃，尤其是氧缺损缺陷的发光玻璃。
背景技术：
玻璃在制备过程中存在很多复杂的缺陷，包括条纹，结石，气泡，色心等。 如果能有效控制这些缺陷，则能实现玻璃新的功能。
近20年对Ge和Si有关的缺陷进行了大量的研究。用紫外光或高能射线诱 导石英光纤中缺陷引起的折射率变化构筑光纤光栅已在光通讯和传感领域中得 到广泛的应用。折射率变化起源于光诱导的色心的形成。另外色心具有宽带的 可调谐的发光，有望用于宽带光源和可调谐激光器。
但是有关Ge和Si有关缺陷的报道都集中在光纤光栅和布拉格光栅上，而 缺陷有光的发光玻璃几乎没有报道。以前报道的发光玻璃中的发光中心主要为 过度金属离子和稀土离子，如果缺陷能作为一种发光中心，这将在显示和存储 领域有广泛的应用价值。但以往在玻璃中引入缺陷主要依赖高能射线(如电子 束、中子束、离子束、Y射线以及X射线等)或激光(紫外激光、近红外飞秒激 光等)辐照，或者通过在还原气氛下进行处理，然而，高能射线以及激光受设 备条件限制，价格昂贵，还原气氛需要有相应的气氛调节装置，另外像常用的 氢气等还原气体由于容易引起爆炸，存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种氧缺损缺陷的发光玻璃。
本发明的氧缺损缺陷的发光玻璃有以下两种。
第一种，氧缺损缺陷的发光玻璃的组分及其摩尔百分比含量如下-
CaO 38-42%,
A1203 25-30%,
Ge02 27-30%,
金属 0.5-5%,
上述组分之和为100% 。
第二种，氧缺损缺陷的发光玻璃的组分及其摩尔百分比含量如下 CaO 38-42%, A1203 25-30%， Ge02 27-30%,
金属 0.5-5%，
余量为稀土离子，上述组分之和为100% 。
上述的稀土离子为E一+或TV+。所说的金属为Al, Si和Ge中的一种或几种。
氧缺损缺陷发光玻璃的制备方法，其步骤如下按比例称取各组分，混合 均匀，在1500-1600。C下熔融1-2小时后浇注成型。
氧缺损缺陷发光玻璃的工作原理是当在玻璃组成中加入金属时，由于金 属具有一定的还原性，在玻璃的高温熔制过程中会产生一些氧缺损有关的缺陷， 通过控制组分中金属的量来调节缺陷的种类和数量。缺陷在紫外光激发下产生 荧光，通过改变紫外光的激发波长，引起不同缺陷的特征发光，从而实现了从 蓝光到白光到红光的可调谐发光。
当在氧缺损缺陷蓝光到白光到红光的可调谐发光的基础上，通过添加稀土 离子产生绿光发光，可实现三基色(蓝色、绿色和红色)发光。
本发明中说所的金属含量为0.5-5mo1。/。。金属含量低于0.5mol。/。时，形成的 氧缺损缺陷浓度太低，发光不明显。高于5mol%,则容易由于金属原子团簇或 纳米颗粒甚至金属大颗粒的形成使玻璃失透。引进氧缺损缺陷可以为氧化物对 应的金属，但有些金属如Ca，Na等过于活跃，在空气中就会与氧气或水分等产 生剧烈反应。从操作的可行性而言，金属以Al，Si和Ge中的一种或几种为宜。
本发明的氧缺损缺陷发光玻璃与利用高能辐射、激光辐照或利用还原型气氛 来控制玻璃中缺陷的方法相比具有以下优势
1) 只需在原料加入一定的金属便可以有效地在玻璃中弓I入氧缺损有关的缺 陷，而不需要采用高能辐射和强激光等价格昂贵的设备。
2) 可以通过调节金属的量来定性的调节玻璃中氧缺损缺陷的种类和相对数 量，而无需在还原气氛下进行长时间的处理。
3) 制得的氧缺损缺陷玻璃在紫外光激发下可实现从蓝光到白光到红光的可 调谐发光，而掺杂了稀土离子的缺陷玻璃在紫外光激发下可获得三基色的发光。 这种玻璃在显示和存储等领域有广泛的应用。
具体实施例方式
下面通过实施实例对本发明做进一步说明。 实施例1
氧缺损缺陷的发光玻璃的组分及其摩尔百分比含量如下-CaO 38%, A1203 30%， Ge02 30%, Al 2%;在1550。C下熔融制成玻璃。 制得的玻璃中含有Ge有关的氧缺损缺陷，玻璃样品在紫外光激发下具有很好的
发光效率，随着激发波长从300nm逐渐调到395nm，玻璃的发光从蓝光逐渐变
为白光最后变为红光。
实施例2:
氧缺损缺陷的发光玻璃的组分及其摩尔百分比含量如下 CaO 42%， A1203 25%， Ge02 28%, Si 5%;在1600。C下熔融制成玻璃。 制得的玻璃中产生了 Si和Ge有关的氧缺损缺陷，在254nrn和300nm紫外光激 发下均可发射出肉眼可见的蓝光。 实施例3:
氧缺损缺陷的发光玻璃的组分及其摩尔百分比含量如下 CaO 40%， A1203 30%， Ge02 27%， Ge 3%;在1500。C下熔融制成玻璃。 制得的玻璃中含有Ge有关的氧缺损缺陷，玻璃样品在紫外光激发下具有很好的 发光效率，随着激发波长从300nm逐渐调到395nm，玻璃的发光从蓝光逐渐变 为白光最后变为红光。 实施例4:
氧缺损缺陷的发光玻璃的组分及其摩尔百分比含量如下 CaO 40%, A1203 27°/。， Ge02 30%， Al 1.5%， Si 1.5%;在1600。C下 熔融制成玻璃。
制得的玻璃中产生了 Si和Ge有关的氧缺损缺陷，玻璃样品在紫外光激发下具 有很好的发光效率，随着激发波长从300nm逐渐调到395nm，玻璃的发光从蓝 光逐渐变为白光最后变为红光。 实施例5:
氧缺损缺陷的发光玻璃的组分及其摩尔百分比含量如下 CaO 40%， A1203 27%， Ge02 30%， Al 2.5%， Er203 0.5%;在1600。C 下熔融制成玻璃。制得的玻璃样品在不同波长的紫外光激发下均能观察到非常 明亮的三基色(蓝色、绿色和红色)发射，激发波长分别为300nm、380nm、395nm。 实施例6:
氧缺损缺陷的发光玻璃的组分及其摩尔百分比含量如下 CaO 40%, A1203 27%， Ge02 30%, Al 2.5%， Tb203 0.5%;在1600。C 下熔融制成玻璃。制得的玻璃样品在不同波长的紫外光激发下均能观察到非常 明亮的天蓝色、绿色和红色发射，激发波长分别为300nm、 380nm、 395nm。 实施例7:
氧缺损缺陷的发光玻璃的组分及其摩尔百分比含量如下
CaO 40%， A1203 27%， Ge02 30%, Al 2%， Tb203 1%;在1600。C下 熔融制成玻璃。
制得的玻璃样品在不同波长的紫外光激发下均能观察到非常明亮的天蓝色、黄 色和红色发射，激发波长分别为300nm、 380nm、 395nm。
权利要求
1.一种氧缺损缺陷的发光玻璃，其特征是组分及其摩尔百分比含量如下CaO 38-42％，Al2O325-30％，GeO2 27-30％，金属 0.5-5％，上述组分之和为100％。
2. —种氧缺损缺陷的发光玻璃，其特征是组分及其摩尔百分比含量如下 CaO 38-42%,A1203 25-30%， Ge02 27-30%， 金属 0.5-5%，余量为稀土离子，上述组分之和为100% 。
3. 根据权利要求2所述的氧缺损缺陷的发光玻璃，其特征是所说的稀土离子 为Er3+或Tb3+。
4. 根据权利要求1或2所述的氧缺损缺陷的发光玻璃，其特征是所说的金属 为Al， Si和Ge中的一种或几种。
全文摘要
本发明公开的氧缺损缺陷的发光玻璃，它的组分及其摩尔百分比含量为CaO 38-42％，Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 25-30％，GeO<sub>2</sub> 27-30％，金属0.5-5％；或为CaO 38-42％，Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 25-30％，GeO<sub>2</sub> 27-30％，金属0.5-5％，余量为稀土离子。当在玻璃组成中加入金属时，由于金属具有一定的还原性，在高温熔制过程中会产生一些氧缺损有关的缺陷，通过控制金属的量可调节缺陷的种类和数量。缺陷在紫外光激发下产生荧光，通过改变紫外光的波长，引起不同缺陷的特征发光，从而实现从蓝光到白光到红光的可调谐发光。当在蓝、白、红光的可调谐发光基础上，通过添加稀土离子产生绿光发光，可实现三基色发光。
文档编号C03C3/253GK101353226SQ200810120789
公开日2009年1月28日 申请日期2008年9月5日 优先权日2008年9月5日
发明者斌 朱, 耿 林, 宇 滕, 邱建荣 申请人:浙江大学