近日，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光單元技術實驗室研究員陳丹平團隊發(fā)現(xiàn)，BaF2-B2O3玻璃的橘紅色自發(fā)光現(xiàn)象。相關研究成果發(fā)表在Journal of Non-Crystalline Solids上。
稀土離子4f殼內強烈而尖銳的電子躍遷，使其常被用來制備激光材料和熒光粉。而稀土摻雜的LED材料面臨著兩個問題。一是由于熒光粉涂層透明度較低，光散射較大，導致LED的發(fā)光效率降低；二是稀土材料的不可再生性以及環(huán)境污染問題。開發(fā)較為環(huán)保的無稀土高效熒光LED材料成為未來的研究方向。
研究發(fā)現(xiàn)，在CO還原氣氛下制備的不含稀土離子的透明BaF2-B2O3玻璃體系在近紫外光下表現(xiàn)出橙紅色自發(fā)光，在約397 nm的寬帶光激發(fā)下，產(chǎn)生以650 nm為中心的550~850 nm寬帶發(fā)光。
為了探討自發(fā)光現(xiàn)象的機理，研究人員在還原氣氛和空氣氣氛下的進行了對比實驗。同時，基于熒光光譜、電子自旋共振、拉曼和X射線光電子能譜的結果，研究推斷在還原氣氛導致玻璃中B3+被還原為B2+，B2+的s→p躍遷引起的熒光發(fā)射。本研究提出B2+的發(fā)光現(xiàn)象，為玻璃發(fā)光現(xiàn)象的研究提供了新思路。該研究開發(fā)的橙色自發(fā)光玻璃材料具備無稀土離子摻雜、透明性高、原料成本低、制備工藝簡單、有較寬的熒光發(fā)射帶的特點，在新型橙光LED玻璃中具有潛在的應用前景。
圖1.玻璃樣品在（a）365 nm紫外燈和（b）日光燈下的照片
圖2.（a）xBaF-C玻璃的激發(fā)光譜；（b）xBaF-C和40BaF-A玻璃的熒光光譜
圖3.40BaF-C和40BaF-A樣品電子順磁共振譜
圖4.（a）40BaF-C和（b）40BaF-A樣品的B 1s XPS圖譜
圖1.玻璃樣品在（a）365 nm紫外燈和（b）日光燈下的照片
圖2.（a）xBaF-C玻璃的激發(fā)光譜；（b）xBaF-C和40BaF-A玻璃的熒光光譜
圖3.40BaF-C和40BaF-A樣品電子順磁共振譜
圖4.（a）40BaF-C和（b）40BaF-A樣品的B 1s XPS圖譜
