掺Bi离子锗铌酸盐红外发光玻璃的研究

用高温熔融法制备了Bi₂O₃掺杂的(0.9-x) GeO₂-xNb₂O₅-0.1BaO (含量x为摩尔分数, x=0, 0.04, 0.07, 0.1)系列玻璃. 测定了玻璃样品的差热分析(DTA)曲线、吸收光谱、发射光谱及X射线光电子能谱(XPS). 从DTA曲线分析得到玻璃的结晶起始温度与软化温度之差(T_x-T_g)达200℃以上. 吸收光谱中可观察到位于500, 700, 808和1000 nm处的吸收峰, 并随着Nb₂O₅含量x的增加吸收边带发生红移. 在波长为808 nm激光激发下, 观察到发光中心位于1300 nm处、荧光光谱半高宽约为200 nm的宽带发光. 荧光强度随Bi₂O₃掺杂量δ的增加先增强后减弱, 当掺杂量δ达到约0.01时, 荧光强度达到最强. 随着Nb₂O₅含量x从0.04增加到0.1时, 荧光强度逐步减弱. 样品的XPS峰分别位于159.6和164.7 eV, 它们介于Bi³⁺与Bi⁵⁺的特征结合能之间, 因此Bi³⁺与Bi⁵⁺可能同时存在于玻璃基质中. 从XPS及Bi离子的发光特性推断, 宽带的荧光发射可能起因于Bi⁵⁺. 随着Nb₂O₅含量x的增加, 荧光强度逐步减弱. 分析认为, Nb₂O₅取代GeO₂后形成了NbGe缺陷, 需要低价Bi离子进行电子补偿, 因而抑制了Bi⁵⁺形成, 致使荧光强度减弱.