一种蓝光发射增强激发范围拓宽的锡铥共掺发光玻璃的制作方法

本次发明发光玻璃可以应用于紫外激发蓝光发射领域。

背景技术：

近年来，由于在iii族氮化物基紫外二极管领域取得的显着成就，对与深紫外led芯片耦合的荧光体的研究已经变得尤为热门。此外，磷酸盐玻璃由于其在紫外和可见光区的透明性，对稀土离子的溶解度更高，易于生产而引起了广泛的关注。

tm³⁺作为稀土掺杂发光玻璃研究中的热门发光中心离子，具有发光强度高、可发射单色性好和纯度高的蓝色荧光等优点。但tm³⁺对于紫外范围内的光吸收较弱且吸收范围较窄。在本工作中，我们研究了sn²⁺作为tm³⁺掺杂磷酸盐玻璃基质中的敏化剂的可能性，以拓宽tm³⁺离子激发范围且增强其在蓝光谱范围内的发射。另一方面，sn²⁺离子不仅可以作为敏化剂将吸收的深紫外能量转移到tm³⁺，而且还可以作为共激活剂在深紫外激发下发出强烈的蓝光。该玻璃保留了tm³⁺离子和sn²⁺在紫外光激发下的发射特征，且在锡铥共掺后在267nm紫外光激发下tm³⁺离子456nm处的发光强度较之tm³⁺单掺玻璃有显著增强约20倍。此外，可以通过调整sn²⁺/tm³⁺比例改变及激发波长获得色坐标可调的复合蓝光。

技术实现要素：

本次发明涉及到一种锡铥共掺的磷酸盐发光玻璃，化学式为p2o5-ro-sno2-tm（r为二价金属离子，如ba²⁺，ca²⁺，sr²⁺，zn²⁺）。为了得到此发光玻璃，所使用的原料分别是高纯度化合物（ar）nh4h2po4，rco3（r为二价金属离子，如ba²⁺，ca²⁺，sr²⁺，zn²⁺），sno2和tm2o3（或tm单质或其它tm化合物）。玻璃样品制备步骤如下：

1）按照设计的玻璃组成精确称量化合物原料，将称量好的原料放入研钵中混合均匀，放入刚玉坩埚中，在约1250℃下熔制约2小时。

2）将熔制的原料在室温空气中冷却成玻，放入退火炉中退火。退火温度约为450℃，退火时间为2小时。之后样品随炉降至室温。

3)根据测试要求，将样品切割为2mm厚的片状，表面抛光处理。

本发明提供的发光玻璃在uvb/uvc波段深紫外光激发下发出主发射峰分别为420nm和456nm的蓝色荧光，在紫外区的348nm波长处也有一发射峰。

本发明的优点在于：

1）本发明发光玻璃中的共激活离子sn²⁺同时作为tm³⁺离子的深紫外激发敏化剂，使玻璃可在240nm-320nm连续波段范围内有效激发，发出主峰分别为420nm和456nm的蓝光。

2）本发明发光玻璃可以通过在uvb/uvc波段范围内调节激发波长获得色坐标可调的复合蓝光

3）本发明发光玻璃制备工艺简单，易于操作，且物化性能稳定，具有广泛的应用前景。

玻璃组成为：25sro-75p2o5：xsn²⁺,ytm³⁺(mol%)

附图说明

图1为本发明发光玻璃实施例g0-g3的激发光谱和发射光谱。

图2为本发明发光玻璃实施例g1随激发波长变化的发射光谱和色坐标图。

图3为本发明发光玻璃实施例g1，g4和g5的发射光谱。

具体实施方式

实施例g1：75p2o5-25sro:1.5sn²⁺-1.0tm³⁺

制备方法：分别称取磷酸二氢铵（nh4h2po4）32.5880g，碳酸锶（srco3）6.9709g，二氧化锡（sno2·2h2o）0.6393g，氧化铥（tm2o3）0.7288g。上述称量好的原料放入研钵中混合均匀，放入刚玉坩埚中，在约1250℃下熔制2h。将熔制后的原料在室温下成玻，然后转入退火炉中退火。退火温度约为450℃，退火2h。之后样品随炉冷却到室温。冷却到室温后，将样品加工成型，表面进行抛光处理。该发光玻璃在室温下的发射光谱（图1a）显示，在267nm激发下，发射光谱由sn²⁺离子t1→s0电子跃迁产生的以420nm为中心的300nm-650nm宽频发射带以及对应于tm³⁺离子¹d2-³f4,¹g4-³h6能级跃迁的348nm，456nm的发射峰组合而成，其中后者较之tm³⁺单掺玻璃（g0）有显著增强。该发光玻璃在456nm监控的激发光谱（图1b）显示其激发光波长范围拓展至深紫外区，且强度显著增强。如图2（a）和所示，随着激发波长的逐渐增加，g1样品发射强度先增加后降低。在不同波长激发下的色坐标如图2（b）所示，通过改变激发波长，可以获得具有不同色坐标的复合蓝光。

实施例g2：75p2o5-25sro:1.0sn²⁺-1.0tm³⁺

实施例g3：75p2o5-25sro:2.0sn²⁺-1.0tm³⁺

制备方法：实施例g2，g3采用与实施例g1类似的制备方法，不做赘述。在267nm激发下，当保持掺入tm³⁺浓度为1.0mol.%时(g3)，tm³⁺的发射峰强度随着共掺的sn²⁺浓度的提高而增强（图1a）。在456nm监控下的激发光谱也具有与发射光谱的类似规律（图1b）。

实施例g4：75p2o5-25sro:1.5sn²⁺-0.5tm³⁺

实施例g5：75p2o5-25sro:1.5sn²⁺-1.5tm³⁺

制备方法：实施例g4，g5采用与实施例g1类似制备方法，不做赘述。当sn²⁺浓度保持不变时（1.5mol.%），随着引入的tm³⁺浓度的增加，sn²⁺420nm处的发射逐渐下降（图3）。对比267nm激发sn²⁺：420nm监控下的荧光衰减时间，可以发现随着tm³⁺引入量的增加，样品的的荧光寿命逐渐缩短，表明存在sn²⁺向tm³⁺的能量传递，能量传递效率最高达60%以上。