遷移元素ドープ透明結晶化ガラスの光学特性

过渡元素掺杂透明微晶玻璃的光学性能

基本信息

批准号：
05750747
负责人：
田中勝久
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、レーザー材料および太陽光集光素子への利用を目的としてCr^<3+>をドープした透明結晶化ガラスを作製し、その光物性を調べた。具体的な研究成果を以下に要約する。1.64SiO_2・23Ga_2O_3・13Li_2O・0.1Cr_2O_3組成のガラスを作製し、650℃から850℃の各温度で2時間熱処理を行って結晶化を試みた。X線回折測定により、熱処理温度が800℃までの試料では結晶相としてLiGa_5O_8のみが析出し、熱処理温度が850℃になるとLiGa_5O_8とともにLiGaSi_2O_6が析出することがわかった。LiGa_5O_8の平均的な粒径は熱処理温度とともに増加し、800℃で熱処理した試料では粒径は約60Aであった。この試料は光学的に透明であった。結晶化にともない、光吸収スペクトルにおける^4A_2から^4T_2への遷移に相当するピークが短波長側にシフトし、発光スペクトルには717nm付近に^2Eからの遷移に基づく強い発光が見られるようになった。これらの結果は、透明結晶化ガラスでCr^<3+>が結晶相中に取り込まれ、強い配位子場強度が実現していることを示している。2.51SiO_2・18ZnO・18Ga_2O_3・6Na_2O・3TiO_2・4ZrO_2・0.05Cr_2O_3組成のガラスを作製し、ガラス転移温度より約50℃高い680℃で12時間熱処理して核生成を行い、その後800℃で12時間熱処理して試料を作製した。得られた試料は光学的に透明であり、X線回折よりZnGa_2O_4のみの析出が確認された。また、その平均粒径は約100Aであった。LiGa_5O_8:Cr^<3+>と同様、結晶析出にともないCr^<3+>の配位子場強度は増大した。発光スペクトルは鋭いR_1およびR_2線が現れた。これらのピーク位置の温度依存性を、ラマン過程を仮定したデバイモデルにより解析した。解析により得られたデバイ温度は多結晶体のものと比較すると低く、微結晶におけるフォノンのソフト化が認められた。

在这项研究中，准备用Cr^<3+>掺杂的透明结晶玻璃用于激光材料和太阳光浓缩元件，并检查了其光学特性。具体的研究结果总结了下面。制备了成分为1.64SIO_2、23GA_2O_3、13LI_2O和0.1CR_2O_3的眼镜，并在每个温度为650°C至850°C的每个温度下结晶2小时。 X射线衍射测量结果表明，LIGA_5O_8作为结晶相在热处理温度高达800°C的样品中沉淀，当热处理温度达到850°C时，LIGASI_2O_6与LIGA_5O_8一起沉淀。 LIGA_5O_8的平均粒径随热处理温度而增加，在800°C处理的样品热中，粒径约为60a。样品在光学上是透明的。通过结晶，在光吸收光谱中从 ^4A_2到 ^4T_2的峰转移到了短波长侧，并且基于从 ^2E的过渡可以在717 nm附近的发射频谱中看到强发出。这些结果表明，在透明的结晶玻璃中，将Cr^<3+>纳入结晶相，从而达到了强烈的配体场强。准备成分为2.51SIO_2、18zno，18GA_2O_3、6NA_2O，3TIO_2、4ZRO_2、0.05CR_2O_3，并在680°C下进行热处理约12小时，然后在680°C高约12小时，然后在680°C的680°C下进行热处理12小时，然后在80°C高的680°C下进行热处理。所获得的样品在光学上是透明的，X射线衍射证实仅沉淀Znga_2O_4。此外，平均粒径约为100a。类似于Liga_5O_8：Cr^<3+>，随着晶体沉淀的增加，Cr^<3+>的配体场强。发射光谱显示出锋利的R_1和R_2线。使用DEBY模型分析了这些峰位置的温度依赖性，该模型假定拉曼过程。通过分析获得的DEBYE温度低于多晶材料的温度，并且在微晶材料中观察到声子软化。