铝硅酸盐玻璃中基于局域过剩电荷模型的Bi近红外发光调控

作     者：李晓曼 郭海 LI Xiaoman;GUO Ha

作者机构：曲阜师范大学物理工程学院山东曲阜273165 浙江师范大学物理与电子信息工程学院浙江金华321004 

出 版 物：《硅酸盐学报》 (Journal of The Chinese Ceramic Society)

年 卷 期：2022年第50卷第4期

页      面：902-912页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(51902178,11974315) 山东省自然科学基金(ZR2019BA012) 浙江省自然科学基金(LZ20E020002) 

主　　题：局域过剩电荷模型 铋 近红外 发光 钇铝硅酸盐玻璃 

摘      要：玻璃中铋离子的超宽带近红外(NIR)发光应用前景广泛,但Bi近红外中心的稳定性问题限制了其实际应用。为此,本工作以铋掺杂钇铝硅酸盐玻璃为研究对象,对可有效调控铋近红外发光行为的局域过剩电荷模型进行了补充与拓展,通过调控玻璃网络中引入的网络修饰体(Y^(3+))和低于四价的可取代Si^(4+)的网络形成体(Al^(3+)),在铋离子周围建成了局域过剩负电荷场,从而有效调控了铋离子在钇铝硅酸盐玻璃中的近红外发光行为(包括其价态、吸收和发光强度与峰位);同时提出了Bi近红外中心的分布规律:Bi^(0)主要分布在Si-O-Si/Si-O-Al网络结构多元环中,而Bi^(+)主要分布在Si网络框架结构的缝隙沟道内。一方面,解决了钇铝硅酸盐玻璃,甚至其他碱金属、碱土金属(锂/钠/钾、镁/钙/锶/钡等)铝硅酸盐玻璃中铋近红外中心的稳定性问题,为铋激光玻璃的设计和后期光纤制备奠定了实验与理论基础;另一方面,也证实了局域过剩电荷模型的有效性和普适性,为其他多价态发光离子(例如Eu、Ce、Cu、Ag、Sn等)的价态稳定化和网络分布可调化提供了新思路、新方法。