铒掺杂镁的物理和光学分析磷酸锌玻璃gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

眼镜的成分(60 x) P2O5-10MgO-30ZnO - (x) Er2O3 x = 0, 0.5、1.0和1.5 mol %已经成功是由熔体淬火技术。非晶玻璃的性质已由使用x射线衍射仪(XRD)。发现所有的眼镜都非晶态。的物理性质决定了玻璃的密度和摩尔体积,而光学特性已经被紫外吸收特征gydF4y2Ba光谱学gydF4y2Ba(紫外可见)。的玻璃密度是发现范围(2.753 - -2.791)g cm-3和增加Er2O3浓度增加到0.5摩尔%,但减少Er2O3浓度进一步增加了1.5摩尔%。玻璃展品的摩尔体积与密度相反的趋势。紫外可见光谱揭示七吸收乐队从基态4 i15/2激发态4 f7/2 2 h11/2 4 s3/2 4 f9/2 4 i9/2 4 i11/2和4 i13/2,集中在486年,520年,550年,650年,792年,分别为974和1536海里。玻璃的光学带隙能量减少随着Er2O3浓度的增加从0.0 mol % 0.5 mol %但增加Er2O3浓度进一步增加了1.5摩尔%。结合玻璃的特点是通过计算确定拉卡参数。所有的结果讨论了关于Er2O3浓度。gydF4y2Ba

关键字gydF4y2Ba

磷酸眼镜、x射线衍射、光学能量,带隙,焊接特点,拉卡参数gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

最近,很多工作都进行的研究磷酸盐玻璃由于其良好的化学和物理性质,适合应用在光通信领域。基于磷酸盐玻璃已经查询关注由于其优良性能,如高透明度、低熔点、热稳定性高、低色散和低折射率(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。磷酸盐玻璃展品高溶解度的稀土离子允许高浓度的活性离子而不失去其特有的属性(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

当前主机的金属氧化物材料由于P-O-M改善磷酸盐玻璃稳定gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba(M是金属阳离子),通常是更稳定的大气水解(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba]。的锌和镁会影响玻璃的属性在不同的方式。根据以前的工作,锌的存在gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}和毫克gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}将提高可极化和玻璃的化学稳定性,分别(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

此外,稀土掺杂磷酸盐玻璃给这样优秀的改进发展的许多光学设备(gydF4y2Ba7gydF4y2Ba]。它给更高的发射效率的增强发射谱线从可见光到红外光谱区合适的激发条件下其他地方报道(gydF4y2Ba8gydF4y2Ba]。在稀土离子,ErgydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}离子具有较高的潜在应用在发展中光学和激光设备。Er的存在gydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}离子在磷酸盐玻璃可以产生1.54μm波长可用于光学放大和可见的上转换发射可以用作固体激光器(gydF4y2Ba9gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

本研究的目的是准备(60 x) PgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_5gydF4y2Ba-10年mgo-30zno - Er (x)gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba玻璃系统通过熔体淬火技术和描述他们的物理和光学性质。熔体淬火技术的一些优点,比其他方法更容易,可以灵活的玻璃几何。结果分析,相对于以前的研究和理解。gydF4y2Ba

实验gydF4y2Ba

P的原材料gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_5gydF4y2Ba,分别以氧化锌和ErgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba粉中提供的商业形式。20 gm批数量比例的PgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_5gydF4y2Ba(纯度99.9%),分别以(纯度99.5%),氧化锌(纯度99.1%),ErgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba(纯度99.9%)粉重和混合在一个氧化铝坩埚加热在900°C之前30分钟。获得所需的粘度后,融化在加热淬火金属板。然后退火玻璃在300°C 3小时前被允许冷却到室温。玻璃的成分为每个样本所示gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

表1:gydF4y2Ba名义组成的玻璃样品。gydF4y2Ba

x射线衍射(XRD)分析是由使用西门子衍射仪D5000使用Cu-Kα辐射(λ≈1.54)在40 kV和100毫安,2扫描角θ的范围在10 - 80°之间。在gcm玻璃密度(ρgydF4y2Ba^3gydF4y2Ba)是由使用阿基米德方法与甲苯作为浸液。阿基米德原理的关系是写成gydF4y2Ba10gydF4y2Ba),gydF4y2Ba

(1)gydF4y2Ba

其中WgydF4y2Ba_{一个gydF4y2Ba}和WgydF4y2Ba_lgydF4y2Ba是玻璃的重量在空气和液体,分别。ρgydF4y2Ba_{一个gydF4y2Ba}是空气密度(0.001 g厘米吗gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba)和ρgydF4y2Ba_lgydF4y2Ba甲苯的密度(0.8669 g厘米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba)。与此同时,摩尔体积VgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba计算用的关系(gydF4y2Ba11gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba

(2)gydF4y2Ba

M是玻璃的摩尔质量。gydF4y2Ba

吸收光谱已经完成了400 - 1600纳米的范围采用日本岛津公司3101紫外可见分光光度计。光学吸收的态密度反映了乐队边缘用于计算玻璃吸收系数α(v)使用啤酒朗伯定律如下所述(gydF4y2Ba12gydF4y2Ba),gydF4y2Ba

(3)gydF4y2Ba

我在哪里定义的日志(gydF4y2Ba_ogydF4y2Ba/我)。gydF4y2Ba

吸收系数α是用来计算光学能量带隙(EgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba)使用戴维斯莫特方程(gydF4y2Ba13gydF4y2Ba];gydF4y2Ba

α(ω)ℏω= C(ℏω−EgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba)gydF4y2Ba^米gydF4y2Ba

ћω光子能量,C是一个常数,吸收系数α,ω是一个频率的依赖和m是指数的值。gydF4y2Ba

拉卡参数是有用的解释原子的静电排斥当多个电子的存在。总排斥可以确定B和C的拉卡参数(gydF4y2Ba14gydF4y2Ba]。B和C的象征代表一个复杂的形式从自由过渡金属离子。nephelauxetic比率,h是用来阐明的影响减少或增强electronelectron排斥再保险和配位体之间。nephelauxetic比率是一个参数用来解释定义的电子云扩大早约根森(gydF4y2Ba15gydF4y2Ba]。所有这些参数计算吸收峰波长标记为(vgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba,vgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,vgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba在cm中gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}),最后提供信息的离子或金属和配体之间的共价债券。非晶态场强(Dq)和拉卡参数B, C可以计算从以下关系gydF4y2Ba16gydF4y2Ba),gydF4y2Ba

vgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba= 10 dgydF4y2Ba_问gydF4y2Ba

B = 1 / 3 (2 vgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba−vgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)(vgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba−vgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba)/ 9 vgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba−5伏gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(6)gydF4y2Ba

C = vgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba−4 b 10−dq / 3 (7)gydF4y2Ba

成键形成可以被预测为:gydF4y2Ba

h = [(BgydF4y2Ba_{免费的gydF4y2Ba}−B) / BgydF4y2Ba_{免费的gydF4y2Ba})KgydF4y2Ba_{离子gydF4y2Ba}

KgydF4y2Ba_{离子gydF4y2Ba}= (Z + 2−S / 5)gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba

结果与讨论gydF4y2Ba

图1gydF4y2Ba显示了典型的XRD显示模式为所有样本中存在广泛的驼峰20 - 30度的范围。广泛的峰值证实了非晶玻璃样品的性质。gydF4y2Ba

眼镜的密度和摩尔体积中列出gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba。玻璃密度、摩尔体积的关系与ErgydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}浓度所示gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba。发现玻璃密度在2.754 - 2.915 g厘米的范围gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba。玻璃densiy与Er的浓度增加gydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}离子1.0摩尔%,但降低ErgydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}浓度增加了1.5摩尔%。的呃gydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}进入玻璃网络增加non-bridging氧气的数量(NBO)也属性替换原子氧化低密度(PgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_5gydF4y2Ba,2.39 g厘米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba)与高密度氧化(Er的原子gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba,8.64 g厘米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba)[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。然而,在同一范围的ErgydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}浓度、摩尔体积显示了相反的行为密度从41.257减少到40.594厘米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba摩尔gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba这大概是由于减少原子之间的键长或inter-atomic间距。众所周知,材料的密度和摩尔体积显示彼此相反的行为(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

表2:gydF4y2Ba(60 x) P的密度和摩尔体积gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_5gydF4y2Ba-10年mgo-30zno - Er (x)gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba眼镜。gydF4y2Ba

随着呃gydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}增加超出0.5 mol %据推测,呃gydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}磷酸离子进入网络通过分手双键。作为一个结果,将会有一个相对增加桥接氧气(BO)的数量。这个结果显示Er的角色gydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}从阿宝修改玻璃结构gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba对阿宝gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba。而另一方面,博网络的增加将导致增加原子之间的键长和inter-atomic间距,从而使玻璃的摩尔体积的增加。gydF4y2Ba

图3一gydF4y2Ba显示了光学玻璃的吸收光谱。基本上,峰值出现在光谱是由于晶体场的分布在玻璃。从gydF4y2Ba图3一gydF4y2Ba,它显示了七吸收峰对应的过渡gydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}从基态gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_{15/2gydF4y2Ba}的激发态gydF4y2Ba^4gydF4y2BaFgydF4y2Ba_7/2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba^2gydF4y2BaHgydF4y2Ba_11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3/2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba^4gydF4y2BaFgydF4y2Ba^9/2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_9/2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_11gydF4y2Ba和gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_{13/2gydF4y2Ba}集中在486、520、550、650、792年,分别为974和1536海里。gydF4y2Ba

从gydF4y2Ba图3一gydF4y2Ba一块(αhv)gydF4y2Ba^1/2gydF4y2Ba对光子能量(高压)可以和结果所示gydF4y2Ba图3 bgydF4y2Ba。从gydF4y2Ba图3 bgydF4y2Ba,E的值gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba可以被推断估计的线性部分(αhv)gydF4y2Ba^1/2gydF4y2Ba对光子能量(高压)。会议的直线和轴的值是EgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba的样本。E的值gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba总结了gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba。可以看出,该值的范围(4.236 - 3.698)电动汽车接近以前的工作的结果(gydF4y2Ba18gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

表3:gydF4y2Ba(60 x) P的密度和摩尔体积gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_5gydF4y2Ba-10年mgo-30zno - Er (x)gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba眼镜。gydF4y2Ba

我们可以看到,EgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba减少数量的ErgydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}浓度增加到0.5摩尔%,但稍微增加进一步ErgydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}增加了1.5 mol %。E的减少gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba可能是由于越来越多的non-bridging氧气(NBO) [gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]。然而进一步的ErgydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}离子显示了一个增加的EgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba这表明增加桥接氧气(BO)的形成玻璃。薄熙来的更大的大小,需要更多的能量来激发电子到上面的状态。这是由于一个事实,即电子紧密有界波作为比较NBO电子连接。这个变化是平行于结果中观察到的变化密度。gydF4y2Ba

从gydF4y2Ba图4一gydF4y2Ba,可以看出参数B和Er增加gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba增加1.0 mol %呃gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba。参数B的增加表明Er-O债券是离子。然而,随着ErgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba进一步增加,B参数降低,反映了Er之间共价键的增加gydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}离子和配体。它表明,更多的电子离域d轨道的报道(其他地方gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba]。从gydF4y2Ba图4 bgydF4y2Ba,可以看出参数C显示了一个类似的趋势作为参数B但继续增加超出1.0 mol %。这增加可能是由于离子和共价键Er-O之间的混合。gydF4y2Ba图5一个gydF4y2Ba显示了晶体场Dq比参数B对ErgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba浓度。gydF4y2Ba

从gydF4y2Ba图5一个gydF4y2Ba可以看出,Dq / B的比例降低Er的增加gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba浓度。Dq / B从16.830到13.300的减少反映Er-O水晶磁场强度较小的债券。与此同时,nephelauxetic函数从0.061减少到0.059的ErgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba浓度1.0摩尔%所示gydF4y2Ba图5 bgydF4y2Ba。这是再一次表明,Er-O债券是离子由于更少的重叠Er的d轨道gydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}和配体轨道。超出1.0摩尔%,与Er Nephelauxetic函数增加gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba浓度。这是由于重叠的增加Er-O轨道(gydF4y2Ba21gydF4y2Ba,gydF4y2Ba22gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

一系列的玻璃组成(60 x) PgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_5gydF4y2Ba-10年mgo-30zno - Er (x)gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Bax = 0、0.5、1.0和1.5 mol %已经成功是由熔体淬火技术。所有的眼镜都发现非晶。玻璃的密度在g(2.754 - 2.915)厘米的范围gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba的增加而增加gydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}浓度1.0摩尔%,但降低Er的浓度gydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}加起来是1.5 mol %。的摩尔体积玻璃发现的范围(41.257 - 40.594)立方厘米mol-1。玻璃的密度和摩尔体积的变化是由于晶格的重排导致越来越多的non-bridging (NBO)和桥接氧(BO)。紫外可见光谱揭示七吸收带集中在486年,520年,550年,650年,792年、974年和1536 nm对应Er的过渡gydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}从基态到激发态4 i15/2的激发态gydF4y2Ba^4gydF4y2BaFgydF4y2Ba_7/2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba^2gydF4y2BaHgydF4y2Ba_11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_3/2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba^4gydF4y2BaFgydF4y2Ba^9/2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_9/2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_11gydF4y2Ba和gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_11gydF4y2Ba和gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_{13/2gydF4y2Ba}分别。光的能量带隙(EgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba)发现降低ErgydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}浓度从0.0摩尔%增加到0.5摩尔%,但增加ErgydF4y2Ba^{3 +gydF4y2Ba}浓度进一步增加了1.5摩尔%。拉卡参数B和C中发现范围(114.262 - -120.667)cm - 1,(812.025 - -893.890)厘米gydF4y2Ba^{- 1gydF4y2Ba},分别。与此同时,Dq / B和h(16.830 - -13.300),(0.061 - -0.059),分别。焊接参数取决于Er的构成gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba。发现Er-O债券变得更加共价ErgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba是增加了。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

作者欣然承认金融支持教育部,马来西亚和马来西亚各种大学通过赠款的嗓音起始时间:05 h45, 05年h36, 4 f424 4 f319 4 f083, 07 j80。gydF4y2Ba

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