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上海光机所在Al3+对Mn2+掺杂高硅玻璃光致发光和辐致发光性能影响研究中获进展

2022-05-13 上海光学精密机械研究所
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  近日,总站|20700app大阳城上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室探究了Al3+对Mn2+掺杂高硅玻璃光致发光和辐致发光性能,相关研究成果以Effect of Al3+ on the Photoluminescence and Radioluminescence Properties of Mn2+-Doped High Silica Glass为题,发表在《国际陶瓷》(Ceramic International)上。

  Al3+常作为共掺剂调节稀土离子的团簇,提高稀土离子在硅酸盐玻璃中的发光效率,是荧光硅酸盐玻璃不可或缺的一部分。与稀土离子Eu2+相似,过渡金属离子Mn2+缺乏最外层电子屏蔽,对环境变化十分敏感,场强的微小变动会带来发光的显著改变。而Mn2+的离子半径远小于Eu2+的离子半径,与Al3+离子半径接近。因此,Mn2+研究Al3+对高硅玻璃中Mn2+荧光光谱的影响十分必要。

  研究团队利用分相法和烧结法,制备了Mn2+/Al3+、Eu2+/Mn2+共掺以及Eu2+/Mn2+/Al3+三掺的高硅氧玻璃,测试发现Al3+起到以下作用:一是通过物理集群分散效应,缓解Mn2+的团聚程度,从而提高稀土离子的发光效率;二是拓宽了Mn2+的激发光谱,并导致荧光中心红移,有潜力成为照明、显示和其他应用的高效WLED玻璃;三是对Al3+作用有了新认识,即Al3+以[AlO4/2]-1四面体的形式减少了NBO的相对数量,可以有效提高光致发光和辐射发光效率。玻璃中的NBO是高能辐射引起的电子空穴的复合中心,是决定辐射发光效率的关键因素。在此基础上,研究人员完善了氧化物玻璃中辐射发光光子数的计算公式。玻璃的简单组成和特殊结构有利于研究各种活性离子对发光的影响,而高硅氧玻璃正是探索各种发光活性离子行为的优良基质材料。

  研究工作得到国家自然科学基金的支持。

  论文链接 

  图1.(a)Eu2+/Mn2+共掺高硅氧玻璃中Eu2+、Mn2+原子的近邻环境;(b)Eu2+/Mn2+/Al3+三掺高硅氧玻璃中原子的近邻环境;(c)Eu2+/Mn2+共掺高硅氧玻璃的荧光发光原理图;(d)Eu2+/Mn2+/Al3+三掺高硅氧玻璃的荧光发光原理图

图2.非桥氧对高硅氧玻璃闪烁发光的影响

打印 责任编辑:阎芳

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