结合高分辨率X射线光电子能谱和拉曼散射研究Ge_(x)Ga_(8)S_(92-x)玻璃结构

本文在固定Ga原子含量为8%的情况下,结合高分辨率X射线光电子能谱和拉曼散射光谱对硫系玻璃Ge_(x)Ga_(8)S_(92-x)(x=24%,26.67%,29.6%,32%和36%)的结构进行了研究.通过分析玻璃结构中各单元结构的演变情况,发现玻璃内部网络结构主要为S原子桥接GeS_(4)和GaS_(4)四面体结构.随着Ge含量的逐渐增大,S链状或环状结构单元迅速减少,并消失于Ge_(26.67)Ga_(8)S_(65.33)玻璃组分中;而类乙烷结构S_(3)Ge-GeS_(3)中的Ge—Ge同极键和S_(3)Ge/Ga-Ga/GeS_(3)结构中的M—M(Ge—Ge,Ga—Ga或Ge—Ga)同极键同时出现于Ge_(29.6)Ga_(8)S_(62.4)玻璃中,并且其结构数量随着Ge含量的增大而逐渐增加.由此可以判定,首先,在硫系玻璃Ge_(x)Ga_(8)S_(92-x)结构中Ge和Ga原子均主要以4配位的形式出现,而S原子则主要以2配位的形式出现.其次,M—M键的存在导致纳米相分离,玻璃网络结构的有序化程度降低.

元素取代对Ge-As(Sb)-Se玻璃转变阈值行为的影响

本文针对Sb取代As元素对Ge_(x)As(Sb)_(20)Se_(80-x)玻璃阈值行为的影响进行研究.对理想共价网络玻璃GexAs20Se80-x的玻璃转变温度、密度和折射率等物理参数进行了系统测量,在其平均配位数为2.4和2.67处验证了转变阈值的存在,这两个转变分别代表玻璃内部的共价网络结构从欠限制的松散状态到过限制的紧致状态的转变和从二维到三维紧致状态的转变.但是,当金属性更强的Sb取代As时,得到的非理想共价网络玻璃Ge_(x)Sb_(20)Se_(80-x)则会引起转变阈值的变化,转变阈值改变为化学计量组成.进一步利用拉曼散射技术对其结构进行表征,并将拉曼光谱通过分峰拟合分解成不同的结构单元的特征峰,它们各自的强度变化表现出相同的行为,这归因于As和Sb的原子半径差异较大所引起的化学效应以及Sb元素具有较强的离子特性.

S取代Se对Ge_(11.5)As_(24)Se_(64.5-x)S_(x)玻璃结构及光学性质的影响

本文制备了硫系玻璃Ge_(11.5)As_(24)Se_(64.5-x)S_(x)(x=0,16.125%,32.25%,48.375%和64.5%)并研究了其光学性质,目的在于筛选可用于光学器件的最佳组分.通过测试该系列玻璃的激光损伤阈值、折射率、三阶非线性折射率以及吸收光谱,结果发现,玻璃中的Se被S原子逐渐替代后,玻璃的线性和三阶非线性折射率逐渐降低,玻璃光学带隙和激光损伤阈值不断升高.我们进一步利用拉曼散射光谱和高分辨率X射线光电子能谱研究导致这些物理性能变化的结构起源,通过分析玻璃中不同结构单元的演变过程,发现在这些玻璃网络结构中均以异极键(Ge—Se/S,As—Se/S)为主,且相对于Se而言,Ge和As优先与S结合成键.随着玻璃结构中S/Se比例的增加,与Se相关的化学键(Ge—Se,As—Se和Se—Se)数量逐渐减少,S相关化学键(Ge—S,As—S和S—S)数量逐渐增加,但这对玻璃的拓扑结构几乎没有影响.由此可以断定引起玻璃物理性质变化的主要原因是玻璃结构体系中各个化学键强度之间的差异.

Ge_(x)As_(20)Se_(80-x)玻璃的化学组成对结构和物理性质的影响

本文制备了一系列Ge_(x)As_(20)Se_(80-x)硫系玻璃,旨在了解化学组成和平均配位数对其结构和物理性质的影响。采用棱镜耦合法测量玻璃的折射率,采用分光光度法测量玻璃透射率并根据透射谱得到玻璃的光学带隙。研究发现,当玻璃组成满足完全化学计量配比之前,随着Ge含量的增加,玻璃的折射率随之减小,而光学带隙随之增大。通过测量拉曼光谱并对其进行分解,发现随着玻璃化学组成的改变,其结构中异极键相对数量的变化是合理的;而同极键的数量则与光学带隙和折射率的变化密切相关,主要是由于同极键形成的带尾可以降低玻璃的光学带隙。另一方面,玻璃的各个结构单元及物理性质在满足完全化学计量配比的玻璃组成上出现转变行为,由此可以断定,Ge_(x)As_(20)Se_(80-x)硫系玻璃的化学组成主导着其结构和物理性质。

基于透明KLu2F7∶Er^(3+)/Yb^(3+)纳米玻璃陶瓷光学测温研究

采用熔融淬火法制备了 KLuF:Er^(3+)/Yb^(3+)纳米晶复合玻璃陶瓷样品,利用 X 射线衍射仪表征了玻璃中析出的纳米晶种类,晶体结晶度可达 28%。分光光度计测试验证了所制备的玻璃陶瓷具有较高的光学透过率(可保持 89% 左右的透过率)。在 980 nm 激光泵浦下,玻璃陶瓷样品的上转换发光增强了约 847 倍,并且发现上转换绿光和红光均属双光子过程。基于荧光强度比技术,在温度 313~553 K 范围内研究了 Er一对热耦合能级~2H和~4S的荧光测温性能,对应的绝对测温灵敏度和相对测温灵敏度分别达到了 11. 03×10^(-4)K^(-1)和 738. 45 T^(-2)·K^(-1)。该研究结果为氟化物基玻璃陶瓷在高温传感领域性能探索提供了数据参考。