（Ga,In）-,2-S-,3--基硫鹵玻璃的組成、結構與性能研究.pdf

1、由于在光開關、1.3μm稀土摻雜光纖放大器等通訊領域可能獲得重要應用,Ga<,2>S<,3>-基硫鹵玻璃的光學非線性屬性和稀土摻雜后的光譜發(fā)射性能引起了人們廣泛關注.基于同主族元素In和Ga化學性質的類似,可以推測In<,2>S<,3>-基硫鹵玻璃也應該具有同樣的潛在應用.但是,據(jù)該文作者所知,關于Ga<,2>S<,3>-基和In<,2>S<,3>-基硫鹵玻璃結構與性能的研究文獻極少,特別是關于In<,2>S<,3>-基硫鹵玻璃的基礎研

2、究文獻幾乎沒有.由于光學非線性屬性以及摻入基礎玻璃中的稀土離子光譜發(fā)射性能均與玻璃的微結構和基礎性質有非常密切的關系,因此,上述硫鹵玻璃的組成、結構與性能研究具有重要的理論意義和應用價值.該文利用金相顯微鏡、X-射線衍射譜、X-射線光電子能譜、拉曼散射、綜合熱分析、紫外-可見-近紅外光譜和紅外光譜等技術對四個淮三元體系GeS<,2>-Ga<,2>S<,3>-KCl、GeS<,2>-Ga<,2>S<,3>-CsCl、GeS<,2>-In<

3、,2>S<,3>-KCl、GeS<,2>-In<,2>S<,3>-CsCl的組成、結構與性能關系進行了深入研究和分析,獲得了下述主要結構:首次確定了GeS<,2>-In<,2>S<,3>-KCl和GeS<,2>-In<,2>S<,3>-CsCl準三元體系的玻璃形成區(qū);通過探討Cs<'+>局部配位環(huán)境及其對Ca<,2>S<,4/2>Cl<,2>橋式單元的影響,首次成功解釋了玻璃Ga<,2>S<,3>-2CsCl和橋式分子Ga<,2>S<,

4、6>拉曼譜相似和變化的原因;通過深入分析堿金屬鹵化物引入所產(chǎn)生的微結構單元變化、引入陽離子M<'+>(M=K、Cs)的局部配位狀態(tài)及其對微結構單元鎵硫氯混合四面體GaS<,4-x>Cl<,x>和共邊鎵硫氯混合四面體Ga<,2>S<,4/2>Cl<,2>的影響,成功地闡釋了所研究準三元體系GeS<,2>-Ga<,2>S<,3>-K(Cs)Cl中各組成系列樣品的拉曼譜歸屬和演變;首次研究了準三元體系GeS<,2>-In<,2>S<,3>-K

5、(Cs)Cl玻璃的拉曼譜,通過探討該準三元體系中可能形成的微結構單元、引入陽離子M<'+>(M=K、Cs)的局部配位及其對微結構單元銦硫氯混合四面體InS<,4-x>Cl<,x>和銦硫氯混合八面體InS<,6-x>Cl<,x>的影響成功給出了各組成系列玻璃拉曼譜歸屬及演變的微結構緣由.堿金屬氧化物以下述方式進入玻璃微結構:陽離子M<'+>是以Cl為最近鄰配位的單殼層形成均勻分散于玻璃網(wǎng)絡中;在堿金屬氯化物摻雜的Ga<,2>S<,3>-基

6、硫鹵玻璃中,陰離子Cl<'->通過形成鎵硫氯混合四面體的方式進入玻璃網(wǎng)絡;而在堿金屬氯化物摻雜的In<,2>S<,3>-基硫鹵玻璃中,陰離子Cl<'->則是通過形成銦硫氯混合多面體(主要是銦硫氯混合四面體InS<,4-x>Cl<,x>和少量銦硫氯混合八面體InS<,6-x>Cl<,x>)的方式進入玻璃網(wǎng)絡;隨著堿金屬氯化物含量增加,玻璃的Urbach吸收邊逐漸向短波方向移動、紅外透過截至波長基本上沒有發(fā)生變化、玻璃轉變溫度下降、耐水性變

7、差;GeS<,2>-Ga(In)<,2>S<,3>-CsCl準三元體系中由于引入CsCl使微結構發(fā)生變化,導致了電子態(tài)密度的變化,從而使Urbach吸收邊隨樣品組成變化而發(fā)生移動;并根據(jù)CsCl引入對玻璃微觀結構單元影響的分析解釋了CsCl摻量增加使玻璃耐水性下降的原因;GeS<,2>-Ga(In)<,2>S<,3>-KCl準三元體系中,具有最佳玻璃形成能力的玻璃組成分別為:0.6GeS<,2>-0.2Ga<,2>S<,3>-0.2KC