一种激发波长拓宽至深紫外区的锡铽共掺发光玻璃的制作方法
【技术领域】
[0001]本次发明发光玻璃可以应用于深紫外激发蓝绿光发射和近紫外激发绿光发射、大屏幕显示(需要蓝绿光构造全色显示)、半导体检测、荧光防伪、激光医疗等领域。
【背景技术】
[0002]近年来，稀土离子掺杂的发光玻璃在激光、光学放大器、光通讯、储能和显示等光电高科技领域具有广泛的应用，其制备和性能是材料研究的重要组成部分。虽然相关研究取得了很大进展，但还存在一系列有待解决的问题。如:新型基质材料的开发、稀土离子的选择及最佳掺杂浓度的确定、发光性能的改善与调控、发光机理的研究等。
[0003]Tb3+作为稀土掺杂发光玻璃研究中的热门发光中心离子，具有发光强度高、可发射单色性好和纯度高的绿色荧光等优点。但Tb3+具有在深紫外范围内的光吸收较弱且吸收范围较窄等弱点。本发明所研究的锡铽共掺磷酸盐基质发光玻璃，其组成表达式为P205-Sr0(R0)_Sn02-Tb(R为其它二价金属离子，如Ba2+，Ca2+，Zn2+)。该玻璃保留了 Tb3+离子在近紫外光激发下的发射特征，同时激发波长拓展至深紫外区，且在深紫外光激发下542nm处的发光强度较之Tb3+单掺玻璃有显著增强。此外，可以通过调整Sn2+/ Tb3+比值使其深紫外激发下的发光在蓝光到绿光之间转变。
【发明内容】
[0004]本次发明涉及到一种锡铽共掺的磷酸盐发光玻璃，其化学式为:P205-Sr0(R0)_Sn02- Tb (R为其它二价金属离子，如Ba2+，Ca2+，Zn2+)。为了得到此发光玻璃，所使用的原料分别是化合物(AR)NH4H2P04，SrC0#P /或RCO 3 (R为其它二价金属离子，如Ba2+，Ca2+, Zn2+),SnOjP Tb407 (或Tb单质或其它Tb化合物)。制备步骤如下:
1)按照设计的玻璃组成精确称量化合物原料，将称量好的原料放入研钵中混合均匀，放入陶瓷坩祸中，在约1250°C下熔制2-3小时；
2)将熔制的原料在室温冷却成玻，放入马弗炉中退火。退火温度约为450°C，退火时间为2-3小时。之后样品随炉降至室温；
3)根据测试要求，将样品切割为片状，表面抛光处理。
[0005]本发明提供的发光玻璃在深紫外光激发下，蓝绿色荧光明显，主发射峰在421nm和542nm附近。在近紫外光激发下为绿光发射，主发射峰为542nm。
[0006]本发明的优点在于:
1)本发明的发光玻璃可同时被260-290nm的深紫外光和300nm-400nm的近紫外光激发，前者发出主发射峰在421nm和542nm左右的蓝绿色光，后者发出以542nm为主发射峰的绿光；
2)本发明发光玻璃中的激活离子Sn2+同时作为Tb3+离子深紫外激发发光的敏化剂，使其542nm发光增强；
3)本发明的发光玻璃制备工艺简单，易于操作，且化学性质稳定，具有广泛的应用前景。
【附图说明】
[0007]图1为本发明发光玻璃实施例Gl，G2和G3的激发光谱。
[0008]图2为本发明发光玻璃实施例Gl，G2和G3的发射光谱。
【具体实施方式】
[0009]实施例Gl:70P205-30Sr0:2.0Sn02-0.2Tb
制备方法:分别称取磷酸二氢铵(NH4H2P04 ) 37.0 3 71g，碳酸锶(SrC03)10.18 58g，二氧化锡(Sn02 ) 0.69 31g，七氧化四铽(Tb407) 0.0860g。上述称量好的原料放入研钵中混合均匀，放入陶瓷坩祸中，在约1250°C下熔制2-3h。将熔制后的原料在室温下成玻成型，然后转入马弗炉中退火。退火温度约为450°C，退火2-3h。之后样品随炉冷却到室温。冷却到室温后，将样品加工成型，表面进行抛光处理。该发光玻璃在542nm和488nm监控的激发光谱(图
1a，b)均显示，除了保留Tb3+的激发峰外，其激发光波长范围拓展至深紫外区，且强度显著增强。该发光玻璃在室温下的发射光谱显示，在282nm激发下，发射光谱由350nm_500nm较宽的蓝光和以542nm为主发射峰的绿光组合而成(图2 a)，其中后者较之Tb3+单掺玻璃有显著增强；在375nm激发下，贝lj呈现与Tb3+单掺玻璃同样的以542nm为主峰的绿光发射(图
2b)0
[0010]实施例G2:70P205-30Sr0:1.0Sn02-0.2Tb
制备方法:分别称取磷酸二氢铵(NH4H2P04 ) 37.0 3 71g，碳酸锶(SrC03)10.18 58g，二氧化锡(Sn02)0.34 64g，七氧化四铽(Tb407)0.0860g。上述称量好的原料放入研钵中混合均匀，放入陶瓷坩祸中，在约1250°C下熔制2-3h。将熔制后的原料在室温下成玻成型，然后转入马弗炉中退火。退火温度约为450°C，退火2-3h。之后样品随炉冷却到室温。冷却到室温后，将样品加工成型，表面进行抛光处理。该发光玻璃在542nm和488nm监控的激发光谱(图1a, b)与实施例1相似，但强度有所降低。该发光玻璃在室温下的发射光谱显示，在282nm激发下，发射光谱与实施例1相似，但发光强度介于G1和单掺Tb3+玻璃之间(图2 a)，其中以542nm为主发射的绿光与蓝光的强度比显著提高；在375nm激发下，则呈现与Tb3+单掺玻璃同样的以542nm为主峰的绿光发射(图2 b)。
[0011]实施例 G3:70P205-30Sr0: 2.0Sn02-0.8Tb
制备方法:分别称取磷酸二氢铵(NH4H2P04 ) 37.0 3 71g，碳酸锶(SrC03)10.18 58g，二氧化锡(Sn02 ) 0.69 31g，七氧化四铽(Tb407) 0.3440g。上述称量好的原料放入研钵中混合均匀，放入陶瓷坩祸中，在约1250°C下熔制2-3h。将熔制后的原料在室温下成玻成型，然后转入马弗炉中退火。退火温度约为450°C，退火2-3h。之后样品随炉冷却到室温。冷却到室温后，将样品加工成型，表面进行抛光处理。该发光玻璃的激发光谱见附图l(c，d)，由图可见，与实施例1相比，实施例3玻璃的激发光谱图特征相似，但强度均有较大幅度的提高。该发光玻璃在室温下的发射光谱显示，在282nm激发下，发射光谱特征与实施例1相似，但其在350nm-480nm范围内的发光强度弱于实施例1 (图2c);在375nm激发下，发射光谱特征与实施例1相似，但其强度有较大幅度的提高(图2d)。
【主权项】
1.一种激发波长拓宽至深紫外区的锡铽共掺发光玻璃，在Tl温度下熔制，T2温度下退火后制成；该玻璃的基质是磷酸盐，在深紫外光激发下的发光中心是Tb3+和Sn2+，Sn2+同时作为铽离子发光的敏化剂，在近紫外光激发下的发光中心是Tb'2.如权利要求1所述的发光玻璃，其特征在于，该玻璃可被波长在260nm-290nm的深紫外和300nm-400nm的近紫外光激发。3.如权利要求1所述的发光玻璃，其特征在于，该发光玻璃在深紫外光激发下发射峰以由421nm为峰值的蓝光和以542 nm为峰值的绿光组成；在近紫外光激发下则以542nm绿光为主要发射峰。4.如权利要求1所述的发光玻璃，其特征在于，该发光玻璃中激活离子Sn2+同时作为敏化剂使Tb3+在深紫外激发下542nm处的发光得到显著增强。5.如权利要求1所述的发光玻璃的制备方法，其特征在于: (1)按化学式称取一定配比的磷酸二氢铵、碳酸锶(和/或其它碳酸盐)、七氧化四铽(或铽单质及其它铽的化合物)和二氧化锡； (2)称量好的试剂在陶瓷研钵中研磨并均匀混合； (3)混合好的样品在约1250°C下熔制2-3小时，然后在室温下成玻； (4)成玻后的样品在约450°C下退火2-3小时，随炉冷却至室温。
【专利摘要】一种激发波长拓宽至深紫外区的锡铽共掺发光玻璃，在一定温度T1下通过熔体冷却法制备，经温度T2退火制成。该发光玻璃在深紫外光激发下的发光中心为Tb3+和Sn2+，发射出蓝绿复合荧光，最大发射峰值分别在421nm和542nm附近，其色坐标可以通过改变Tb3+/Sn2+比值进行调整，Sn2+同时作为Tb3+的深紫外激发发光敏化剂，使其在542nm处发光强度显著提高；在近紫外光激发下的发光中心是Tb3+，发射出以542nm为主峰的绿色荧光。此种发光玻璃可以符合激光器件等对绝缘发光材料的要求。
【IPC分类】C03C4/12, C03C3/15
【公开号】CN105347673
【申请号】CN201510817051
【发明人】李磊, 王洋, 王多金, 齐健, 夏凡舒, 陈国荣
【申请人】华东理工大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月23日