碱金属硒代锗酸盐玻璃的制作方法
【专利说明】碱金属砸代锗酸盐玻璃
[0001] 相关申请交叉参考
[0002] 本申请根据35U.S.C. § 119,要求2012年11月28日提交的美国临时申请系列号 61/730, 678的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
[0003] 领域
[0004] 本公开内容一般地涉及硫属化物玻璃组合物，更具体地涉及可用于例如电解质介 质、窗、波导光纤或者用于发光掺杂剂的主体玻璃的红外（IR)透过性或离子导电性硫属化 物玻璃。
[0005] 背景
[0006] 美国专利第5, 846, 889号"红外透明砸化物玻璃（Infrared Transparent Selenide Glasses) "批露了包含Ga和/或In的碱土金属硒代锗酸盐玻璃，其包括至少5% RSe (其中 R =碱土金属），0· 5-25 % Ga2SejP / 或 In 2Se3, 20-70 % 66562并提供稀土掺杂 剂。但是，因为组合物中Ga或In相对贫乏的特性，稀土掺杂剂在这种玻璃中有可能是团簇 的，并因此降低发光效率。
[0007] 拓宽改性的硒代锗酸盐玻璃的玻璃形成区间是优选的，这可使得玻璃性质的调节 具有更大的灵活性，这些性质包括特征温度（例如，Tg)、热膨胀系数、折射率、导电率等，它 们对于特定应用是重要的。
[0008] 施述
[0009] 改性硒代锗酸盐玻璃的玻璃形成区间的显著拓宽使得玻璃性质的调节具有更大 的灵活性，这些性质包括特征温度（例如，Tg)、热膨胀系数、折射率、导电率等，它们对于特 定应用是重要的。此外，碱金属与Ga和/或In的比例可显著大于预期比例的事实导致碱 金属改性剂的迀移率增加，并因此改善这种玻璃的导电率。此外，使用碱金属而不是碱土金 属作为改性剂，可制备GeSe2^量低至50 %的稳定的硒代锗酸盐玻璃，得到显著更高的改性 剂含量，并因此进一步增加导电率。
[0010] 本发明涉及用碱金属例如Na或Li改性的硒代锗酸盐、硒镓代锗酸盐或硒铟代锗 酸盐玻璃，这样该玻璃具有高的碱金属离子迀移率或导电率。离子导电的硫属化物玻璃潜 在地用作固态电池的电解质介质。本发明还涉及通过存在一种或多种碱金属特别是Na和 Li进行改性的基于GeSe2的含Ga和/或In的硫属化物玻璃。本发明还涉及红外透射玻璃， 当用适当的稀土金属或过渡金属进行掺杂时，该玻璃可用于从红外窗户和波导纤维到发光 材料的应用。
[0011] -个实施方式是一种玻璃组合物，以摩尔百分数表示，其包含：
[0012] 45-99 % 的 GeX2;
[0013] 0-50 % 的 Ga2X3, In2X3或其组合；和
[0014] 0. 5-50% M2X,其中M是碱金属，其中X是Se, S，Te或其组合；其中总X的至少50 摩尔％是3〇,且其中X含量是化学计算量的70-130%。
[0015] -个实施方式是一种玻璃组合物，以摩尔百分数表示，其包含：
[0016] 45-99 % 的 GeSe2;
[0017] 0-50 % 的 Ga2Se3, In2Se3或其组合；和
[0018] 0. 5-50% M2Se,其中M是碱金属，且其中Se含量是化学计算量的70-130%。
[0019] -个实施方式是一种玻璃组合物，以摩尔百分数表示，其包含：
[0020] 45-99 % 的 GeX2;
[0021] 0-50 % 的 Ga2X3, In2X3或其组合；和
[0022] 0· 5-50% M2X+RX，其中M是碱金属，其中X是Se, S，Te或其组合，其中总X的至 少50摩尔％是Se,其中R是碱土金属，且其中X含量是化学计算量的70-130%。
[0023] -个实施方式是一种玻璃组合物，以摩尔百分数表示，其包含：
[0024] 45-99 % 的 GeSe2;
[0025] 0· 5-50 % 的 Ga2Se3, In2Se3或其组合；和
[0026] 0. 5-50% M2Se,其中M是碱金属，且其中Se含量是化学计算量的70-130%。
[0027] 在以下详细描述中给出了本发明的其他特征和优点，其中部分特征和优点对本领 域的技术人员而言，根据说明书就容易看出。
[0028] 应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解 要求保护的本发明的性质和特性的总体评述或框架。
[0029] 具体描沐
[0030] 下面详细说明各个实施方式。
[0031] -个实施方式是一种玻璃组合物，以摩尔百分数表示，其包含：
[0032] 45-99 % 的 GeX2;
[0033] 0-50 % 的 Ga2X3, In2X3或其组合；和
[0034] 0. 5-50% M2X,其中M是碱金属，其中X是Se, S，Te或其组合；其中总X的至少50 摩尔％是3〇,且其中X含量是化学计算量的70-130%。
[0035] -个实施方式是一种玻璃组合物，以摩尔百分数表示，其包含：
[0036] 45-99 % 的 GeSe2;
[0037] 0-50 % 的 Ga2Se3, In2Se3或其组合；和
[0038] 0. 5-50% M2Se,其中M是碱金属，且其中Se含量是化学计算量的70-130%。
[0039] -个实施方式是一种玻璃组合物，以摩尔百分数表示，其包含：
[0040] 45-99 % 的 GeX2;
[0041] 0-50 % 的 Ga2X3, In2X3或其组合；和
[0042] 0· 5-50% M2X+RX，其中M是碱金属，其中X是Se, S，Te或其组合，其中总X的至 少50摩尔％是Se,其中R是碱土金属，且其中X含量是化学计算量的70-130%。
[0043] -个实施方式是一种玻璃组合物，以摩尔百分数表示，其包含：
[0044] 45-99 % 的 GeSe2;
[0045] 0· 5-50 % 的 Ga2Se3, In2Se3或其组合；和
[0046] 0. 5-50% M2Se,其中M是碱金属，且其中Se含量是化学计算量的70-130%。
[0047] 在一个实施方式中，（Ga和/或In) /R的比值大于1。使这个比例大于1可提供稀 土"析散"（declustering)。在另一个实施方式中，碱金属与Ga和/或In的比值大于1。 使这个比例大于1可提供增加的碱金属改性剂的迀移率，并因此改善这种玻璃的导电率。
[0048] 根据一些实施方式，玻璃组合物包括45-99摩尔％的GeSe2，例如，45%或更大的 GeSe2，例如，50%或更大的GeSe2，例如，55%或更大的GeSe2，例如，60%或更大的GeSe 2, 例如，65 %或更大的GeSe2，例如，70 %或更大的GeSe2，例如，71 %或更大的GeSe2，例 如，72 %或更大的GeSe2，例如，73 %或更大的GeSe2，例如，74 %或更大的GeSe2，例如，75 % 或更大的GeSe2，例如，76%或更大的GeSe2。GeSe2的含量可以是45-99摩尔％范围内的任 意数值，例如为50-75摩尔％。
[0049] 在一实施方式中，所述玻璃组合物包括多于一种碱金属。在一些实施方式中，所述 碱金属是Na, K，Li, Cs或其组合。在一些实施方式中，所述碱金属是Na, Li或其组合。
[0050] 所述玻璃组合物可包括0· 5-50摩尔％的Ga2Se3, In2Se3S其组合，例如，0· 5 %或 更大的Ga2Se3, In2Se^其组合，例如，1 %或更大，例如，2 %或更大，例如，3 %或更大， 例如，4%或更大，例如，5%或更大，例如，6%或更大，例如，7%或更大，例如，8%或 更大，例如，9%或更大，例如，10%或更大，例如，11 %或更大，例如，12%或更大，例 如，13%或更大，例如，14%或更大，例如，15%或更大，例如，16%或更大，例如，17% 或更大，例如，18 %或更大，例如，19 %或更大，例如，20 %或更大，例如，21 %或更大， 例如，22%或更大，例如，23%或更大，例如，24%或更大，例如，25%或更大，例如，26% 或更大，例如，27 %或更大，例如，28 %或更大，例如，29 %或更大