专利名称：具有光存储功能的磷酸锌玻璃及其制备方法
技术领域：
本发明涉及具有光存储功能的磷酸锌玻璃及其制备方法，属于无机非金属材料领域。
背景技术：
本发明的具有光存储功能的磷酸锌玻璃属于电子俘获型光存储材料。自从上世纪40年代 出现关于光激励发光材料的报道以来，电子俘获型光存储材料在光存储、红外探测、辐射剂 量测定、光信息处理等许多领域展现了其应用潜力。电子俘获光存储是利用电子俘获材料的 光谱特性，通过使用不同波长的低能量激光俘获、释放光盘特定斑点处的电子来实现光信息 的写、读、擦过程，从发光科学的角度来看，电子俘获是一种光激励发光现象，是一种高度 局域化的光电子过程。从理论上讲，其写、读、擦循环不受介质物理性能退化的影响。研究 表明，读、写、擦次数达lxl()8次以上，且响应速率快至纳秒量级，可获得高达1012bits/Cm2 的存储密度，其存储密度远远高于其他类型的光存储介质，能满足理想存储器所必须同时具 有的高存储密度、高存取速率和长寿命等3点要求，电子俘获光存储技术除了高密度存储的 优点外，还具有制备方便，造价低，应用方便灵活等优点，已引起了各发达国家的重视，成 为发光学界的研究重点之一。
目前，在世界范围内得到广泛研究应用的电子俘获型光存储材料主要为晶体材料，包括 MFX型、碱土金属硫化物型、稀土氧化物型、碱金属卤化物型及玻璃陶瓷型等几大类，但对 玻璃材料的研究开发甚少。而玻璃在光存储方面有着自身独特的优势，这主要是基于玻璃的 以下特性玻璃具有均匀、透明、稳定性好、各向同性的特点，易于制成各种不同形状的产 品诸如纤维等异形及大尺寸制品；玻璃中可以掺杂较高浓度的稀土激活离子，是光存储材料 的良好基质材料，而且在信息读出的空间分辨率上比晶体材料具有很大的优势；利用玻璃纤 维还可以实现能量选择的功能，并且还可以用在承受高强度的射线的场合。
发明内容
目前，无机类光存储材料的研究主要集中在晶体材料方面，而玻璃材料用于光存储的报 道却非常少，为了填补这方面的空白，本发明提供了一种新型的以磷酸锌玻璃为基质的光存 储材料及其制备方法，其主要特征如下一种具有光存储功能的磷酸锌玻璃，玻璃的摩尔百分比组成为氧化锌60%~80%;五 氧化二磷20~40%;氧化锰0.05% ~0.5%，三氧化二镱0~0.3%;三氧化二镧0~0.5%;三氧化二 镝0~0.55%;三氧化二镥0~0.25%,三氧化二钐0~0.15%。
具有光存储功能的磷酸锌玻璃的制备方法，将玻璃基质和掺杂的稀土离子按所述计量比 研磨均匀后，放入刚玉坩埚中，在高温炉中于1200 140(TC恒温0.5h 2h，高温炉内装入碳 粉或通入氢气作为还原气氛，坩埚取出后，将玻璃液倒在钢板上急冷并压片，于45(TC下退 火0.5 2小时，得到无色、透明的具有光存储功能的磷酸锌玻璃。
图1为本发明的磷酸锌玻璃存入字母"F"图像后，经短波紫外线照射后的信息的读出情况。
图2、图3分别为本发明的具有光存储功能的磷酸锌玻璃80ZnO-20P2O5: Mi^+的热释光 谱及热释光谱的高斯拟合结果。
图4为本发明的具有光存储功能的磷酸锌玻璃80ZnO-20P2O5: Mi^+的红外光谱。
具体实施例方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明，本发明不受这些制造实施例所限。 实例1
玻璃的摩尔百分比组成为65%氧化锌、35%五氧化二磷、0.3%氧化锰。将玻璃基质和 掺杂的稀土离子放入研钵中，混合均匀后装入刚玉坩埚，于1400'C下恒温熔融2小时，在高 温炉内装入碳粉或通入氢气作为还原气氛。将高温熔融的玻璃液体倒在不锈钢板上，压成厚 度为lmm的圆片，然后放入退火炉中，于450'C下退火1小时，冷却至室温。 实例2
玻璃的摩尔百分比组成为67.5%氧化锌、32.5%五氧化二磷、0.45°/。氧化锰。将玻璃基 质和掺杂的稀土离子放入研钵中，混合均匀后装入刚玉坩埚，于140(TC下恒温熔融2小时， 在高温炉内装入碳粉或通入氢气作为还原气氛。将高温熔融的玻璃液体倒在不锈钢板上，压 成厚度为lmm的圆片，然后放入退火炉中，于450'C下退火1小时，冷却至室温。 实例3
玻璃的摩尔百分比组成为72.5%氧化锌、28.5%五氧化二磷、0.2°/。氧化锰。将玻璃基质 和掺杂的稀土离子放入研钵中，混合均匀后装入刚玉坩埚，于140(TC下恒温熔融2小时，在
4高温炉内装入碳粉或通入氢气作为还原气氛。将高温熔融的玻璃液体倒在不锈钢板上，压成 厚度为lmm的圆片，然后放入退火炉中，于450'C下退火1小时，冷却至室温。 实例4
玻璃的摩尔百分比组成为80%氧化锌、20%五氧化二磷、0.15%氧化锰。将玻璃基质和 掺杂的稀土离子放入研钵中，混合均匀后装入刚玉坩埚，于1400'C下恒温熔融2小时，在高 温炉内装入碳粉或通入氢气作为还原气氛。将高温熔融的玻璃液体倒在不锈钢板上，压成厚 度为lmm的圆片，然后放入退火炉中，于45(TC下退火1小时，冷却至室温。 实例5
玻璃的摩尔百分比组成为80%氧化锌、20%五氧化二磷、0.35%氧化锰。将玻璃基质和 掺杂的稀土离子放入研钵中，混合均匀后装入刚玉坩埚，于140(TC下恒温熔融2小时，在高 温炉内装入碳粉或通入氢气作为还原气氛。将高温熔融的玻璃液体倒在不锈钢板上，压成厚 度为lmm的圆片，然后放入退火炉中，于450'C下退火1小时，冷却至室温。 实例6
玻璃的摩尔百分比组成为77.5%氧化锌、22.5%五氧化二磷、0.1%氧化锰、三氧化二镱 0.15%。将玻璃基质和掺杂的稀土离子放入研钵中，混合均匀后装入刚玉坩埚，于1400'C下 恒温熔融2小时，在高温炉内装入碳粉或通入氢气作为还原气氛。将高温熔融的玻璃液体倒 在不锈钢板上，压成厚度为lmm的圆片，然后放入退火炉中，于450'C下退火1小时，冷却 至室温。 实例7
玻璃的摩尔百分比组成为77.5%氧化锌、22.5%五氧化二磷、0.15%氧化锰、三氧化二 镧0.2%。将玻璃基质和掺杂的稀土离子放入研钵中，混合均匀后装入刚玉坩埚，于1400'C下 恒温熔融2小时，在高温炉内装入碳粉或通入氢气作为还原气氛。将高温熔融的玻璃液体倒 在不锈钢板上，压成厚度为lmm的圆片，然后放入退火炉中，于450'C下退火1小时，冷却 至室温。 实例8
玻璃的摩尔百分比组成为77.5%氧化锌、22.5%五氧化二瞵、0.1%氧化锰、三氧化二镝 0.1%。将玻璃基质和掺杂的稀土离子放入研钵中，混合均匀后装入刚玉坩埚，于1400'C下恒 温熔融2小时，在高温炉内装入碳粉或通入氢气作为还原气氛。将高温熔融的玻璃液体倒在 不锈钢板上，压成厚度为lmm的圆片，然后放入退火炉中，于450'C下退火1小时，冷却至 室温。实例9
玻璃的摩尔百分比组成为79.5%氧化锌、20.5%五氧化二磷、0.1%氧化锰、三氧化二镥 0.25%。将玻璃基质和掺杂的稀土离子放入研钵中，混合均匀后装入刚玉坩埚，于140(TC下 恒温熔融2小时，在高温炉内装入碳粉或通入氢气作为还原气氛。将高温熔融的玻璃液体倒 在不锈钢板上，压成厚度为lmm的圆片，然后放入退火炉中，于450'C下退火1小时，冷却 至室温。 实例10
玻璃的摩尔百分比组成为80%氧化锌、20%五氧化二磷、0.1%氧化锰、三氧化二钐 0.15%。将玻璃基质和掺杂的稀土离子放入研钵中，混合均匀后装入刚玉坩埚，于1400'C下 恒温熔融2小时，在高温炉内装入碳粉或通入氢气作为还原气氛。将高温熔融的玻璃液体倒 在不锈钢板上，压成厚度为lmm的圆片，然后放入退火炉中，于450'C下退火1小时，冷却 至室温。 实例11
玻璃的摩尔百分比组成为80%氧化锌、20%五氧化二磷、0.2%氧化锰、三氧化二钐0.1%。 将玻璃基质和掺杂的稀土离子放入研钵中，混合均匀后装入刚玉坩埚，于140(TC下恒温熔融 2小时，在高温炉内装入碳粉或通入氢气作为还原气氛。将髙温熔融的玻璃液体倒在不锈钢 板上，压成厚度为lmm的圆片，然后放入退火炉中，于450'C下退火1小时，冷却至室温。
权利要求
1. 一种具有光存储功能的磷酸锌玻璃，其特征在于玻璃的摩尔百分比组成为氧化锌60％～80％；五氧化二磷20～40％；氧化锰0.05％～0.5％，三氧化二镱0～0.3％；三氧化二镧0～0.5％；三氧化二镝0～0.55％；三氧化二镥0～0.25％，三氧化二钐0～0.15％。
2. 如权利I所述具有光存储功能的磷酸锌玻璃的制备方法，其特征在于将玻璃基质和掺 杂的稀土离子按所述计量比研磨均匀后，放入刚玉柑埚中，在高温炉中于1200 1400。C恒温 0.5h 2h，高温炉内装入碳粉或通入氢气作为还原气氛，坩埚取出后，将玻璃液倒在钢板上 急冷并压片，于45(TC下退火0.5 2小时，得到无色、透明的具有光存储功能的磷酸锌玻璃。
全文摘要
本发明属于具有光存储功能的磷酸锌玻璃及其制备方法。该方法选择磷酸二氢铵与氧化锌为玻璃基质，单独掺入锰(II)离子或锰(II)与镱(III)离子、镧(III)离子、镝(III)离子、镥(III)离子、钐(III)离子任一离子共掺，经研磨混匀后，于1200～1400℃高温热处理，再经冷却、退火等工艺得到具有光存储功能的磷酸锌玻璃；用短波紫外线可将镂空掩膜上载有的文字或图像信息存入磷酸锌玻璃中，然后用长波紫外线可将存入的文字或图像以余辉的形式读出。
文档编号C03C4/00GK101475310SQ200810181959
公开日2009年7月8日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日
发明者林 张, 张明熹, 李锋锋, 毅 沈, 王少燕, 翠 贾, 贾千一 申请人:河北理工大学