SiO2-Al2O3-ZnO-Na2O(F,Br)体系光热折变玻璃的析晶机理研究

使用"五步法"热定影工艺制备体布拉格光栅,阐述了光热折变玻璃内部的析晶机理,借助拉曼光谱与扫描电镜直观探测到了离子迁移过程与NaF析晶过程,通过掺杂与未掺杂KBr两种组分玻璃的衍射效果以及透过率光谱对比,发现了位于350～600 nm处的吸收带,确定成核过程内部形成的胶体为溴化银与纳米银复合物.该胶体聚合生长为胶团,诱导NaF晶体在其表面析出生长,实现折射率调制.并且从胶体成核阶段、NaF析晶阶段、曝光剂量三个方面探究影响光热折变玻璃内部析晶颗粒的关键因素,研究结果表明:成核过程中[Ag0n·(AgBr)m]胶团大小是决定NaF析晶大小的关键;NaF析晶阶段主要影响析晶颗粒数量而对改变NaF析晶大小作用不大;NaF析晶大小随着曝光剂量出现先减小后增大的现象,在1.8 J/cm~2附近出现拐点、析晶颗粒最小.     

光热敏折变玻璃及其布拉格体光栅特性研究

采用高温二次化料的方法制备了一种SiO2-Al2O3-ZnO-Na2O(F、Br)玻璃体系的光热敏折变(PTR)玻璃,通过紫外曝光、透射率光谱、X射线衍射(XRD)和差热分析等方法研究了其光热敏析晶机理。研究表明,PTR玻璃的光敏区为280～350nm,工作区为400～2700nm,最佳成核温度和析晶温度分别为490℃和595℃,析晶组分为NaF晶体。采用双光束干涉方法与"两步法"的热处理工艺在PTR玻璃中制备了周期为1000mm-1的布拉格体光栅,光栅的相对衍射效率达到91%,并验证了制备的布拉格体光栅具有角选择滤波能力。     

晶粒尺寸调控Er~(3+)掺杂微晶玻璃上转换发光颜色的研究

首先,使用高温熔融冷却技术,制备了不同掺入比例的NaF,YF_3玻璃样品。然后将退火后的玻璃样品切割加工成15mm×15mm×3mm,实施抛光处理。最后,通过差热分析确定玻璃转变温度Tg、第一析晶峰Tx和玻璃整体析晶峰Tc等特征温度。将样品在600℃下热处理2h后,在玻璃样品中成功的析出了不同晶粒尺寸的NaYF4微晶。对样品进行了XRD,TEM和EDX的分析,可以确定不同样品中晶粒的尺寸与分布。结合样品荧光光谱和吸收光谱的分析,探讨了Er~(3+)在不同晶粒尺寸样品中的上转换发光特征,当晶粒尺寸由大变小时,Er~(3+)逐渐由红光发射转向绿光发射。通过析晶活化能的分析,确定了NaF可以改善玻璃网络结构,当NaF含量降低时,可以提高玻璃网络结构的完整性,增加玻璃样品的析晶活化能,降低了微晶玻璃样品的析晶能力,进而对微晶玻璃样品内微晶尺寸起到调节作用。因此:当样品中NaF含量较高时,晶粒尺寸较大,晶粒中的Er~(3+)浓度较高,使得Er~(3+)-Er~(3+)之间的交叉驰豫作用增强,导致Er~(3+)红光发射较强;相对应地,NaF含量较低时,晶粒尺寸较小,晶粒中Er~(3+)浓度较低及交叉弛豫减弱,因此,Er~(3+)绿光发射增强。通过改变玻璃组分,调节微晶玻璃中晶粒尺寸,实现了对Er~(3+)在微晶玻璃中发光颜色的调控。     

20GeS2·80Sb2S3硫系玻璃的析晶行为及动力学机理研究

实现玻璃微晶化过程控制的基础是要充分认识其析晶行为及动力学机理. 利用示差扫描量热法和析晶热处理等手段, 研究发现 20GeS₂·80Sb₂S₃硫系玻璃属于表面析晶, 在268℃(T_g+30℃)下热处理60 h, 可以获得表面约40 μm的Sb₂S₃晶层复合玻璃陶瓷样品. 在此基础上, 利用非等温法从理论上分析该玻璃的析晶动力学机理. 计算得到其析晶活化能E_c为(223.6±24.1)kJ·mol^-1, 在热处理温度(268℃)下的析晶速率常数K为1.23×10^-4 s^-1, 属于较难析晶的玻璃组成; 玻璃的晶体生长指数m和晶体生长维数n均为2, 表明其Sb₂S₃相的析晶行为是二维生长过程, 与析晶实验结果完全相符. 由此可知, 对于Sb₂S₃晶体复合的硫系玻璃陶瓷样品可通过玻璃粉末压片烧结、带铸法或丝网印刷法制备获得, 为今后功能硫系玻璃的开发提供实验依据和理论指导. 关键词： 硫系玻璃 微晶化 析晶动力学 析晶行为     

稀土掺杂硼铝硅酸盐玻璃的析晶特性及其微观结构

借助差热分析测定了稀土掺杂BaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃的热稳定性。采用XRD和TEM/EDS研究了在不同热处理条件下M玻璃样品的失透、析晶过程的微观结构。结果表明:随着稀土掺量的逐渐增加,玻璃的热稳定性是先提高后降低;玻璃的失透首先由分相造成,稀土离子大量富集在富硼铝相中,热处理温度越高,玻璃的分相和析晶越明显,玻璃的析晶产物为SmAl2.07(B4O10)O0.6晶体;热处理过程中铝氧多面体的稳定性优于硼氧多面体。     

Tb~(3+)掺杂含SrF_2纳米晶硅酸盐微晶玻璃的光谱性质

通过高温熔融法和后续热处理制得Tb~(3+)掺杂含SrF_2纳米晶的透明硅酸盐微晶玻璃。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见透过光谱、荧光光谱、荧光寿命和X射线激发发光光谱(XEL)探讨了基础玻璃和微晶玻璃的结构和光谱特性。XRD结果表明,玻璃中析出晶体为SrF_2纳米晶,衍射峰随着热处理温度的升高和时间的延长而逐渐明显,晶粒也随热处理温度的升高和时间的延长越来越大。在376 nm紫外光和X射线激发下,与基础玻璃相比,微晶玻璃发光显著增强,且发光强度随热处理温度的升高和时间的延长而逐渐增强。     

高重复频率激光在非掺杂氧化铋玻璃中诱导TiO2晶体析出

使用聚焦后的800nm,150fs,250kHz的高重复频率飞秒脉冲激光研究它在非掺杂氧化铋玻璃内部三维选择性的诱导析晶. 通过拉曼光谱测定发现析出的晶体是TiO2且为金红石相.研究表明, 经过250kHz的飞秒激光辐照一段时间后,玻璃内部由于脉冲能量的连续累积会使得激光辐照区域出现热累积效应,达到玻璃的析晶温度后诱导晶体析出.通过连续移动激光束,可以实现连续刻写TiO2晶线,通过EDX测试显示聚焦区域出现了由于热累积效应而形成热驱动使得离子发生迁徙.实验结果表明这种方法适用于在透明介质材料中三维选择性刻写晶体以制备集成光学器件.     

高重复频率激光在非掺杂氧化铋玻璃中诱导TiO2晶体析出

使用聚焦后的800nm,150 fs,250 kHz的高重复频率飞秒脉冲激光研究它在非掺杂氧化铋玻璃内部三维选择性的诱导析晶.通过拉曼光谱测定发现析出的晶体是TiO2且为金红石相.研究表明,经过250 kHz的飞秒激光辐照一段时间后,玻璃内部由于脉冲能量的连续累积会使得激光辐照区域出现热累积效应,达到玻璃的析晶温度后诱导晶体析出.通过连续移动激光束,可以实现连续刻写TiO2晶线,通过EDX测试显示聚焦区域出现了由于热累积效应而形成热驱动使得离子发生迁徙.实验结果表明这种方法适用于在透明介质材料中三维选择性刻写晶体以制备集成光学器件.     

氧化硅层中的锗纳米晶体团簇量子点

采用氧化和析出的方法在氧化硅中凝聚生成锗纳米晶体量子点结构. 其形成的锗晶体团簇没有突出的棱角和支晶结构，锗晶体团簇的轮廓较圆混，故可以用球形量子点模型来模拟实际的锗晶体团簇. 对比了在长时间退火氧化条件下和在短时间退火用激光照射氧化条件下所生成的锗纳米晶体结构的PL光谱和对应的锗纳米晶体团簇的尺寸分布. 短时间退火氧化条件下生成的锗纳米晶体较小(3.28—3.96nm)，长时间退火用激光照射氧化条件下所生成的锗纳米晶体较大(3.72—4.98nm)；其分布结构显示某些尺寸的锗纳米晶体团簇较稳定，适当的氧化条件可以得到尺寸分布范围较窄的锗纳米晶体团簇. 用量子点受限模型计算了锗纳米晶体团簇的能隙结构，用Monte Carlo方法模拟了PL光谱和对应的锗纳米晶体团簇的尺寸分布，分别与实验结果符合较好. 关键词： 锗晶体团簇 纳米晶体 量子点 激光照射     

Ag纳米晶和辅助电场的引入对TeO_2-ZnO-Bi_2O_3玻璃发光性能的影响

采用熔融退火法制备得到Er~(3+)/Yb~(3+)共掺的Te O_2-Zn O-Bi_2O_3玻璃。通过热处理微晶化析出Zn_2Te_3O_8等微晶和引入Ag纳米晶这两种方式,玻璃的发光性能均有所提升。然而,对含Ag纳米晶玻璃进一步热处理后,玻璃的发光性能下降。针对银纳米晶的引入易导致热处理过程中玻璃基体过度析晶的问题,进一步采用电场辅助热处理方法来控制Ag纳米晶与微晶的析出。对含Ag纳米晶玻璃进行电场辅助热处理后,Ag纳米晶析出量增多且微晶没有过度生长,玻璃的发光性能得到进一步提升。     

用拉曼光谱研究溶胶－凝胶法制TiO_2的析晶过程

本文报道了用拉曼光谱研究溶胶一凝胶（Ｓｏｌ一Ｇｅｌ）法制备ＴｉＯ＿２粉末的析晶过程。结果发现在４００～５００℃时析出锐钛型晶体，在６００℃前锐钛型开始向金红石型晶体转变，６００～７００℃析出的是锐钛型与金红石型的混合晶体，到８００～９００℃时完全转变成金红石晶体析出。析晶温度和转化温度比一般工业法制ＴｉＯ＿２粉末的相应温度要低得多。其原因初步用溶胶一凝胶法本身的反应机制和凝胶的多孔网络特性加以阐明。     

团簇连接对Cu10Ag90快速凝固中晶体结构的影响

快速凝固得到的晶体通常都会形成多种孪晶结构,但其成因一直是一个谜。本文采用分子动力学模拟Cu10Ag90合金在0、20和40 GPa压强下的快速凝固过程,分别形成了五重孪晶、层片状孪晶和复杂晶体,通过最大标准团簇方法(LaSCA)分析了短程有序结构的演变和晶体团簇之间的连接形式。结果发现,结晶转变温度Tc随着压强的增大而升高,平均原子势能也随之增加。非晶共有近邻子团簇(CNS)会在温度降至Tc时转变为晶体CNS,同时晶体团簇数量急剧增加,结构有序度提升。此外,通过分析晶体团簇之间的连接方式发现,五重孪晶中心团簇截边十面体(tDh)只能与具有相同S422的HCP相连形成五重孪晶轴;FCC与HCP有相同的S421,但只能以彼此的顶层或者底层原子作为彼此的中心原子连接形成层片状结构;BCC与FCC、HCP虽然没有共同的CNS,但是可以通过D-S6结构及其变形体连接,其连接方式的多样性是形成复杂晶体的主要原因。这些结果为研究晶体结构不同排列方式提供了新的理解。     

Ge/SiO2纳米晶玻璃的制备及其荧光性质

以正锗酸乙酯和正硅酸乙酯为原料 ,合成了Ge/SiO2 纳米晶玻璃。探索了用溶胶凝胶法合成GeO2 /SiO2 玻璃 ,进而在高温 70 0℃下用氢气将其还原成Ge/SiO2 纳米晶玻璃的全过程。研究了Ge/SiO2 纳米晶玻璃的紫外吸收光谱、X射线衍射谱及荧光光谱。紫外吸收光谱显示由GeO2 /SiO2 玻璃向Ge/SiO2 纳米晶玻璃转变中有组成和结构的改变。X射线衍射谱明显显示有立方相Ge晶体颗粒在玻璃中析出。荧光光谱显示其具有荧光发射效应。根据其荧光发射峰值计算出Ge晶体颗粒平均大小为 3nm     

Tb~(3+)掺杂透明锗酸盐微晶玻璃：制备与面向X射线探测的增强发光（英文）

通过熔融淬火和后续热处理,成功制备了Tb~(3+)掺杂含LaF_3纳米晶透明锗酸盐微晶玻璃。详细研究了所制备的玻璃和微晶玻璃的发光性质。X射线衍射结果表明,玻璃基体中析出的晶相为纯LaF_3晶体,晶粒尺寸在16～21 nm之间。在377 nm紫外光和X射线激发下,Tb~(3+)掺杂含LaF_3纳米晶的微晶玻璃比Tb~(3+)掺杂的锗酸盐玻璃表现出更强的绿光发射,且绿光发射强度随热处理温度升高和时间的延长而增强。微晶玻璃在X射线激发下的最大积分发光强度约为商用闪烁晶体Bi_4Ge_3O_(12)的40.3%。本研究表明,掺Tb~(3+)含LaF_3纳米晶锗酸盐微晶玻璃在X射线探测中具有潜在的应用前景。     

磷酸盐玻璃微球的制备

采用粉末飘浮法制备了磷酸盐玻璃微球。通过使用差热分析仪,X射线衍射仪,扫描电镜和傅里叶变换红外光谱仪对所制备的磷酸盐玻璃微球的性能进行表征。研究结果表明:磷酸盐玻璃微球的玻璃转化温度和析晶温度为580℃和930℃,主晶相为Mg3(PO4)2,直径约为5μm。所制备的磷酸盐玻璃微球可以用于光学微腔的研究。     

Ce~(3+)掺杂LiLuF_4氟氧微晶玻璃的发光性质

通过熔融法以及热处理,制备了Ce~(3+)掺杂含Li Lu F_4纳米晶的透明氟氧微晶玻璃。XRD结果表明,玻璃中析出的晶相为Li Lu F_4,其晶粒大小随热处理温度的升高和时间的延长而变大。在330 nm紫外光激发下,Ce~(3+)掺杂的氟氧玻璃和Li Lu F4微晶玻璃的发射为一峰值波长为370 nm的宽带光谱。微晶玻璃的发光强度显著高于未经过热处理的基础玻璃,并且随着热处理温度的升高及时间的延长,微晶玻璃的发光逐渐增强。微晶玻璃的370 nm发射的荧光寿命均长于基础玻璃的。     

Tb^(3+)掺杂透明锗酸盐微晶玻璃:制备与面向X射线探测的增强发光EI北大核心CSCD

通过熔融淬火和后续热处理,成功制备了Tb^(3+)掺杂含LaF_(3)纳米晶透明锗酸盐微晶玻璃。详细研究了所制备的玻璃和微晶玻璃的发光性质。X射线衍射结果表明,玻璃基体中析出的晶相为纯LaF_(3)晶体,晶粒尺寸在16~21 nm之间。在377 nm紫外光和X射线激发下,Tb^(3+)掺杂含LaF_(3)纳米晶的微晶玻璃比Tb^(3+)掺杂的锗酸盐玻璃表现出更强的绿光发射,且绿光发射强度随热处理温度升高和时间的延长而增强。微晶玻璃在X射线激发下的最大积分发光强度约为商用闪烁晶体Bi_(4)Ge_(3)O_(12)的40.3%。本研究表明,掺Tb^(3+)含LaF_(3)纳米晶锗酸盐微晶玻璃在X射线探测中具有潜在的应用前景。     

卤化钠对丙二酸气溶胶颗粒水溶特性影响机理研究

大气中水蒸气会影响气溶胶颗粒的生长演化动力学特性,从而改变其环境效应。当前,对包含有机组分气溶胶颗粒与水相互作用机理的认识还很局限.本文建立了纯有机气溶胶和有机-无机混合气溶胶颗粒水溶特性研究分子动力学模型,分别模拟了不同温度条件下不同卤化钠盐(NaI/NaCl/NaF)对丙二酸(C_3H_4O_4)团簇水溶特性的影响情况。重点分析了各影响因素作用下团簇结构和气粒界面特性。结果表明,温度升高,C_3H_4O_4-H_2O团簇相继出现分层结构和混合结构,加入40个卤化钠分子后,水分子对初始团簇溶解程度的排序为40 NaF40 NaCl0 NaX40 NaI,且差异随着温度的升高而变大。高温(T=300 K)时,各种团簇的表面均包含C_3H_4O_4分子和H_2O分子,且C_3H_4O_4分子的疏水基朝向气相一侧.     

GeS2-Ga2S3-CsI硫系玻璃的析晶行为及其组成依赖研究

硫系玻璃晶化过程中析出晶相的控制是硫系玻璃陶瓷制备中的一个重要环节. 在制得的65GeS₂·25Ga₂S₃·10CsI(GGC25)和70GeS₂·20Ga₂S₃·10CsI(GGC20)玻璃和玻璃陶瓷基础上, 利用可见—近红外透过光谱, SEM, XRD, Raman光谱等测试技术表征了其透过性能、晶粒尺寸、晶相类型等信息. 研究发现在这两组玻璃样品中少量的组分差别就能导致其显著的析晶行为改变: GGC20玻璃在热处理过程中析出的是GeS₂晶体; GGC25样品则拥有两步析晶过程, 其率先析出Ga₂S₃, 而后才有GeS₂晶体出现. 此外, 研究讨论了这种析晶行为与组成的依赖关系及其与玻璃网络结构之间联系, 可为今后硫系玻璃的可控晶化研究提供实验依据和理论指导.     

关于硫系非晶态半导体GeTeSSb的电导机理问题

硫系非晶态半导体Ge15TE81S2Sb2材料的玻璃转变温度Tg为123—127℃[1-4].第一个晶化峰温度Tc1为196—201℃[1,2],此时材料内有Te晶体析出.第二个晶化峰温度Tc2为216℃,此时材料内有GeTe晶体析出[1].当温度超过Tg点后,材料内键链将进行调整,键角将发生偏转,从而结构将松动,故Tg点后材料的结构有较大的变化.该材料的薄膜样品之Tg,丁c1和 Tc2温度都比块状样品要低一些, 陈光华等人[5]认为扩展态电导机理的温度范围分别是162℃(块体)与182℃(薄膜)到227℃之间.此温度范围已超过了Tg,也超过了Tc2。 材料内有大量的Te,GeTe晶体析出,发生了…