Tm3+掺杂GeS2-Ga2S3硫系玻璃陶瓷的中红外发光增强机理研究 - 硫系玻璃 | 宁波大学红外材料及器件实验室
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Tm3+掺杂GeS2-Ga2S3硫系玻璃陶瓷的中红外发光增强机理研究
作者: irglass 时间: 2012-06-11 浏览:2,062 次

 稀土离子拥有丰富的电子能级,是实现各种主动光学应用介质的理想掺杂物。在硅酸盐或氟化物玻璃中,由于其较高的声子能量,很难获得稀土离子的中红外跃迁发光。稀土掺杂硫系玻璃因其低的声子能量,近年来受到广泛关注,也取得了一些较好的成就。但在中红外激光方面,仍毫无建树,需要一种有效的手段增强稀土掺杂硫系玻璃的中红外发光。研究发现,析晶处理后硫系玻璃的发光能够得到有效的增强。然而,增强机理因涉及到稀土离子局域环境变化和晶体场影响,尚未有清晰的实验论证。

 本实验室近期制备和表征了80GeS2·20Ga2S3:0.5Tm2S3硫系玻璃陶瓷,并讨论了其中的中红外发光增强机理。通过热处理获得了~50nm尺寸的Ga2S3晶体析出。光谱研究发现,析晶处理后Tm3+3.8μm发光强度增强了约5倍,荧光寿命延长了约76s。电子能量损失谱(如图1所示)表明该发光增强效应与玻璃陶瓷样品中富锗区的形成有关。通过研究不同GeS2含量和不同β-GeS2结晶程度的玻璃样品的发光光谱,也验证了这一结论。该工作已发表在Applied Physics Letters, 100, 231910 (2012).

1 80GeS2·20Ga2S3:0.5Tm2S3玻璃陶瓷样品的HAADF照片和GeSGa、和Tm元素的EELS元素分布图。