專利名稱：一種氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種玻璃，尤其是氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃。
背景技術：
玻璃在制備過程中存在很多復雜的缺陷，包括條紋，結石，氣泡，色心等。 如果能有效控制這些缺陷，則能實現玻璃新的功能。
近20年對Ge和Si有關的缺陷進行了大量的研究。用紫外光或高能射線誘 導石英光纖中缺陷引起的折射率變化構筑光纖光柵已在光通訊和傳感領域中得 到廣泛的應用。折射率變化起源于光誘導的色心的形成。另外色心具有寬帶的 可調諧的發(fā)光，有望用于寬帶光源和可調諧激光器。
但是有關Ge和Si有關缺陷的報道都集中在光纖光柵和布拉格光柵上，而 缺陷有光的發(fā)光玻璃幾乎沒有報道。以前報道的發(fā)光玻璃中的發(fā)光中心主要為 過度金屬離子和稀土離子，如果缺陷能作為一種發(fā)光中心，這將在顯示和存儲 領域有廣泛的應用價值。但以往在玻璃中引入缺陷主要依賴高能射線(如電子 束、中子束、離子束、Y射線以及X射線等)或激光(紫外激光、近紅外飛秒激 光等)輻照，或者通過在還原氣氛下進行處理，然而，高能射線以及激光受設 備條件限制，價格昂貴，還原氣氛需要有相應的氣氛調節(jié)裝置，另外像常用的 氫氣等還原氣體由于容易引起爆炸，存在安全隱患。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃。
本發(fā)明的氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃有以下兩種。
第一種，氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃的組分及其摩爾百分比含量如下-
CaO 38-42%,
A1203 25-30%,
Ge02 27-30%,
金屬 0.5-5%,
上述組分之和為100% 。
第二種，氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃的組分及其摩爾百分比含量如下 CaO 38-42%, A1203 25-30%， Ge02 27-30%,
金屬 0.5-5%，
余量為稀土離子，上述組分之和為100% 。
上述的稀土離子為E一+或TV+。所說的金屬為Al, Si和Ge中的一種或幾種。
氧缺損缺陷發(fā)光玻璃的制備方法，其步驟如下按比例稱取各組分，混合 均勻，在1500-1600。C下熔融1-2小時后澆注成型。
氧缺損缺陷發(fā)光玻璃的工作原理是當在玻璃組成中加入金屬時，由于金 屬具有一定的還原性，在玻璃的高溫熔制過程中會產生一些氧缺損有關的缺陷， 通過控制組分中金屬的量來調節(jié)缺陷的種類和數量。缺陷在紫外光激發(fā)下產生 熒光，通過改變紫外光的激發(fā)波長，引起不同缺陷的特征發(fā)光，從而實現了從 藍光到白光到紅光的可調諧發(fā)光。
當在氧缺損缺陷藍光到白光到紅光的可調諧發(fā)光的基礎上，通過添加稀土 離子產生綠光發(fā)光，可實現三基色(藍色、綠色和紅色)發(fā)光。
本發(fā)明中說所的金屬含量為0.5-5mo1。/。。金屬含量低于0.5mol。/。時，形成的 氧缺損缺陷濃度太低，發(fā)光不明顯。高于5mol%,則容易由于金屬原子團簇或 納米顆粒甚至金屬大顆粒的形成使玻璃失透。引進氧缺損缺陷可以為氧化物對 應的金屬，但有些金屬如Ca，Na等過于活躍，在空氣中就會與氧氣或水分等產 生劇烈反應。從操作的可行性而言，金屬以Al，Si和Ge中的一種或幾種為宜。
本發(fā)明的氧缺損缺陷發(fā)光玻璃與利用高能輻射、激光輻照或利用還原型氣氛 來控制玻璃中缺陷的方法相比具有以下優(yōu)勢
1) 只需在原料加入一定的金屬便可以有效地在玻璃中弓I入氧缺損有關的缺 陷，而不需要采用高能輻射和強激光等價格昂貴的設備。
2) 可以通過調節(jié)金屬的量來定性的調節(jié)玻璃中氧缺損缺陷的種類和相對數 量，而無需在還原氣氛下進行長時間的處理。
3) 制得的氧缺損缺陷玻璃在紫外光激發(fā)下可實現從藍光到白光到紅光的可 調諧發(fā)光，而摻雜了稀土離子的缺陷玻璃在紫外光激發(fā)下可獲得三基色的發(fā)光。 這種玻璃在顯示和存儲等領域有廣泛的應用。
具體實施例方式
下面通過實施實例對本發(fā)明做進一步說明。 實施例1
氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃的組分及其摩爾百分比含量如下-CaO 38%, A1203 30%， Ge02 30%, Al 2%;在1550。C下熔融制成玻璃。 制得的玻璃中含有Ge有關的氧缺損缺陷，玻璃樣品在紫外光激發(fā)下具有很好的
發(fā)光效率，隨著激發(fā)波長從300nm逐漸調到395nm，玻璃的發(fā)光從藍光逐漸變
為白光最后變?yōu)榧t光。
實施例2:
氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃的組分及其摩爾百分比含量如下 CaO 42%， A1203 25%， Ge02 28%, Si 5%;在1600。C下熔融制成玻璃。 制得的玻璃中產生了 Si和Ge有關的氧缺損缺陷，在254nrn和300nm紫外光激 發(fā)下均可發(fā)射出肉眼可見的藍光。 實施例3:
氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃的組分及其摩爾百分比含量如下 CaO 40%， A1203 30%， Ge02 27%， Ge 3%;在1500。C下熔融制成玻璃。 制得的玻璃中含有Ge有關的氧缺損缺陷，玻璃樣品在紫外光激發(fā)下具有很好的 發(fā)光效率，隨著激發(fā)波長從300nm逐漸調到395nm，玻璃的發(fā)光從藍光逐漸變 為白光最后變?yōu)榧t光。 實施例4:
氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃的組分及其摩爾百分比含量如下 CaO 40%, A1203 27°/。， Ge02 30%， Al 1.5%， Si 1.5%;在1600。C下 熔融制成玻璃。
制得的玻璃中產生了 Si和Ge有關的氧缺損缺陷，玻璃樣品在紫外光激發(fā)下具 有很好的發(fā)光效率，隨著激發(fā)波長從300nm逐漸調到395nm，玻璃的發(fā)光從藍 光逐漸變?yōu)榘坠庾詈笞優(yōu)榧t光。 實施例5:
氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃的組分及其摩爾百分比含量如下 CaO 40%， A1203 27%， Ge02 30%， Al 2.5%， Er203 0.5%;在1600。C 下熔融制成玻璃。制得的玻璃樣品在不同波長的紫外光激發(fā)下均能觀察到非常 明亮的三基色(藍色、綠色和紅色)發(fā)射，激發(fā)波長分別為300nm、380nm、395nm。 實施例6:
氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃的組分及其摩爾百分比含量如下 CaO 40%, A1203 27%， Ge02 30%, Al 2.5%， Tb203 0.5%;在1600。C 下熔融制成玻璃。制得的玻璃樣品在不同波長的紫外光激發(fā)下均能觀察到非常 明亮的天藍色、綠色和紅色發(fā)射，激發(fā)波長分別為300nm、 380nm、 395nm。 實施例7:
氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃的組分及其摩爾百分比含量如下
CaO 40%， A1203 27%， Ge02 30%, Al 2%， Tb203 1%;在1600。C下 熔融制成玻璃。
制得的玻璃樣品在不同波長的紫外光激發(fā)下均能觀察到非常明亮的天藍色、黃 色和紅色發(fā)射，激發(fā)波長分別為300nm、 380nm、 395nm。
權利要求
1.一種氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃，其特征是組分及其摩爾百分比含量如下CaO 38-42％，Al2O325-30％，GeO2 27-30％，金屬 0.5-5％，上述組分之和為100％。
2. —種氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃，其特征是組分及其摩爾百分比含量如下 CaO 38-42%,A1203 25-30%， Ge02 27-30%， 金屬 0.5-5%，余量為稀土離子，上述組分之和為100% 。
3. 根據權利要求2所述的氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃，其特征是所說的稀土離子 為Er3+或Tb3+。
4. 根據權利要求1或2所述的氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃，其特征是所說的金屬 為Al， Si和Ge中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明公開的氧缺損缺陷的發(fā)光玻璃，它的組分及其摩爾百分比含量為CaO 38-42％，Al₂O₃ 25-30％，GeO₂ 27-30％，金屬0.5-5％；或為CaO 38-42％，Al₂O₃ 25-30％，GeO₂ 27-30％，金屬0.5-5％，余量為稀土離子。當在玻璃組成中加入金屬時，由于金屬具有一定的還原性，在高溫熔制過程中會產生一些氧缺損有關的缺陷，通過控制金屬的量可調節(jié)缺陷的種類和數量。缺陷在紫外光激發(fā)下產生熒光，通過改變紫外光的波長，引起不同缺陷的特征發(fā)光，從而實現從藍光到白光到紅光的可調諧發(fā)光。當在藍、白、紅光的可調諧發(fā)光基礎上，通過添加稀土離子產生綠光發(fā)光，可實現三基色發(fā)光。
文檔編號C03C3/253GK101353226SQ200810120789
公開日2009年1月28日 申請日期2008年9月5日 優(yōu)先權日2008年9月5日
發(fā)明者斌 朱, 耿 林, 宇 滕, 邱建榮 申請人:浙江大學