结构自还原效应对铋掺碱土金属硅磷铝硼玻璃超宽带近红外发光的影响*

李永进 宋志国 李 臣万荣华 邱建备2) 杨正文2)尹兆益2) 王 雪王 齐周大成2) 杨 勇2)

1)(昆明理工大学材料科学与工程学院，昆明 650093)

2)(昆明理工大学，教育部稀贵及有色金属先进材料教育部重点实验室，昆明 650093)

(2012年12月14日收到;2013年1月27日收到修改稿)

1 引言

近年来，铋掺杂玻璃由于在超宽带光纤放大器和可调谐激光器方面的潜在应用而受到国内外研究人员的广泛关注[1-3].对于传统玻璃基质，包括硼酸盐、硅酸盐、锗酸盐、磷酸盐、硫系以及卤素玻璃在内，铋掺杂玻璃的近红外发光性质都已进行过研究[2-11].但对于铋离子的近红外超宽带发光机理仍然存在争议，国内外将其归结为Bi5+[12]，Bi+[13]，Bi0[14]或Bi团簇[15]甚至负价Bi二聚体[16]等发光机理.值得注意的是，近年来绝大多数研究结果支持近红外发光源于低价态铋离子.例如，在还原气氛中可以制备得到具有近红外发光的铋掺杂玻璃和晶体;另一方面，根据Duffy光学碱度理论[17]，即玻璃光学碱度低有利于低价态铋离子存在，而相应的在低光学碱度的铋掺杂玻璃中往往具有近红外发光[18].对于大多数玻璃，Bi2O3是实现铋掺杂的一个主要成分来源.因此在制备具有近红外发光的Bi掺杂玻璃过程中，实现初始态的Bi3+向近红外发光中心低价态Bi的转变及还原控制，将成为其获得优异近红外发光性能的一个决定性因素.

对于变价离子掺杂材料，除了传统的氧化还原方法(如调整气氛还原性或者基质光学碱度)以外，高温下材料结构的自还原效应也是……