Ge_(10)As_(40)Se_(50)硫系玻璃黏温性能及动力学强弱性

采用纤维伸长法、旋转法测试了Ge_(10)As_(40)Se_(50)硫系玻璃的黏度。通过比较不同方程的准确性,确定Vogel-Fulcher-Tammann方程为该玻璃黏度拟合的最优模型,推导出玻璃黏度随温度的变化关系,根据Angell图计算其强弱性指数m,与其他Ge_xAs_ySe_(1-x-y)玻璃的m进行比较,采用X射线光电子能谱仪对其网络结构进行分析。结果表明:在平均配位数r为2.0～2.6区间内,Ge_xAs_ySe_(1-x-y)系统玻璃的动力学强弱性整体的变化趋势符合拓扑约束理论,表现为随着r变大,Ge_xAs_ySe_(1-x-y)系统的m整体上呈现降低的趋势,但是当r大于2.2,m值并不严格随着r的变大而减小,r为2.6的Ge_(10)As_(40)Se_(50)硫系玻璃存在的Se链结构影响了网络结构稳定性,导致其强弱性指数m偏高。     

若干硫系玻璃黏度变化速率的结构起源探索

用熔融淬冷法制备Ge₃₃As₁₂Se₅₅、Ge₂₂As₂₀Se₅₈、Ge₁₀As₄₀Se₅₀、As₄₀Se₆₀、Se硫系玻璃,采用流变仪测试样品黏弹状态的黏度,计算各样品黏度的Vogel-Fulcher-Tammann 方程和黏度变化速率(即料性)。结合拉曼光谱,根据玻璃微观结构对料性的影响规律进行系统分析。发现随着Ge_xAs_ySe_100-x-y硫系玻璃中Ge、As含量的增加,玻璃黏度随温度的变化速率先降低再升高,料性先变长后变短。在平均配位数=2~2.6时,随着平均配位数的增大,组成玻璃的原子之间的平均键能和网络结构稳定性逐渐变大,黏度变化速率降低,料性变长;在=2.6~2.78时,随着网络结构中As-As/Ge-Ge缺陷键的出现,玻璃网络结构的稳定性降低,玻璃黏度的变化速率加快,料性变短。     

微量氧化物对Se基硫系玻璃中H–Se杂质的影响

传统硫系玻璃必须在完全隔氧的环境下进行熔制,但是微量氧化物对硫系玻璃的具体性能影响仍是一个问题.为了探究微量氧化物对As–Se玻璃中Se–H杂质的影响,使用SeO2药品对Se原料进行提纯,通过主动蒸馏法制备了多组玻璃样品,对比研究其在Ge引入后形成的弱还原条件对SeO2发挥作用的效率变化情况.光谱特性和相关数据表明:2...     

硫系非晶半导体薄膜的光致效应

采用热蒸镀膜方法,在制备出As2S3、As2Se3、GeS2、GeSe2、Ge20As25S55、Ge20As25Se55和Ge10As40S20Se30七个体系硫系非晶态半导体薄膜的基础上,运用X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜和吸收或透射光谱等测试手段,系统地探讨了薄膜在氩离子激光辐照作用下的光致暗化、光致漂白和光致结晶等光致效应及机理.在As2S3、As2Se3和Ge10As40S20Se30薄膜中观察到明显的光致暗化效应,而在GeS2、GeSe2、Ge20As25S55和Ge20As25Se55薄膜中则观察到明显的光致漂泊效应.经氩离子激光辐照后,在薄膜中均观察到明显的光致结晶现象.     

硫系玻璃动力学强弱性评测方法

玻璃动力学强弱性指数m值的主要评测方法有两种:通过玻璃转变温度附近黏温关系测试直接获得mvis值;基于量热分析,根据不同升温速率获得假想温度,并假定玻璃转变温度范围内假想温度Tf符合Arrhenius关系,通过理论推导间接获得mDSC值。由于玻璃转变温度范围内假想温度Tf和黏度的关系实际上并非严格遵循Arrhenius关系,因此mDSC和mvis之间存在偏差。以系列商用硫系玻璃为例,通过两种评测方法比较,建立了通过mDSC推算mvis的经验公式,实现了准确、快速的评测硫系玻璃动力学强弱性。     

远红外Ge-Te-Se硫系玻璃与光纤(英文)

采用传统的熔融–淬冷法制备了系列GexTe65Se(35–x)(x=20,22,23,24;摩尔分数,x%)Te基硫系玻璃。利用X射线衍射、差示扫描量热分析、分光光度计、红外光谱仪等设备研究了玻璃的性能。这些玻璃具有良好的热稳定性和红外透过性能。组分为Ge23Te65Se12,Ge24Te65Se11的玻璃的差示扫描量热曲线中没有出现析晶峰,表明玻璃具有良好的抗析晶性能。组分为Ge24Te65Se11的玻璃的转变温度Tg最高,达到了188℃。这些玻璃样品的红外透过范围都很宽,从近红外的1.8μm到远红外的18μm。通过在玻璃的制备工艺中引入蒸馏提纯工艺可以有效减弱杂质吸收峰对玻璃红外透过性能的影响。最后,选用Ge23Te65Se12玻璃作为包层,Ge24Te65Se11玻璃作为纤芯,采用棒管法完成了具有纤芯包层结构的Ge-Te-Se红外光纤的拉制。     

损伤容限评价硫系玻璃退火温度选择的合理性

硫系玻璃具有塑性变形缺乏以及强度对微缺陷敏感的性能缺点,机械性能差是其作为红外成像系统窗口结构材料的弱点和障碍。退火处理在降低应力、改善光学性能、提高强度、降低脆性以及改善机械性能等方面一直是相对有效的方法。但是,硫系玻璃退火温度选择的合理性一直缺乏行之有效的评价手段。本文以市场认可度高的As40Se60(mol%)硫系玻璃的为例,通过研究退火温度与缺陷容忍能力、能量耗散能力、损伤容限、折射率等参数关系,在不影响材料光学性能的前提下,用损伤容限定量评价退火温度选择的合理性,为硫系玻璃可加工性能的提高及评价提供一种全新的思路。     

基于Raman光谱的GeS_2-Sb_2S_3-CdS硫系玻璃结构研究

利用Raman光谱对GeS_2-Sb_2S_3-CdS体系硫系玻璃的结构进行研究。结果发现:其基本单元为具有准三维结构的[GeS_4]四面体和准二维结构的[SbS_3]三角锥;随着Sb_2S_3含量的增加,玻璃逐渐从准三维网络结构过渡到以[GeS_4]_m和[SbS_3]_n结构单元、Ge—S—Sb桥硫连接和Sb—Sb、Ge—Sb、Ge-Ge金属键连接的层状或链状结构;CdS提供非桥硫并降低网络聚合程度;由于Sb_2S_3和CdS的作用,玻璃中产生大量金属键和悬挂键,增加了玻璃中的结构缺陷。     

Tm3+/Ho3+共掺硫系玻璃光纤放大器增益特性

中红外2.0～3.5μm 波段激光在医疗、空气污染监测和军事等领域有着重要的应用前景。采用真空熔融淬冷法制备了 Tm3+/Ho3+共掺的Ge20Ga5Sb10S65硫系玻璃,测试了样品的吸收光谱以及800 nm激光泵浦下的荧光光谱,通过Judd–Ofelt和Mc-Cumber理论计算了Tm3+/Ho3+的辐射寿命、自发辐射几率和受激发射截面等光谱参数。在此基础上,研究了双掺离子之间的能量传递和Tm3+–Ho3+的多种跃迁过程,给出了详细的4能级系统的速率方程,并结合光功率传输方程,得出Tm3+/Ho3+共掺硫系玻璃光纤放大器在2μm波段的增益特性。数值模拟结果表明：Tm3+/Ho3+共掺硫系玻璃光纤在2μm波段的增益值达27 dB,增益带宽为112 nm,最佳掺杂光纤长度L=300 cm,所需泵浦功率Pp=200 mW,可用于2μm波段宽带放大。     

硒-砷玻璃的径向分布函数

以X射线衍射研究了组成为Se-As(50atom％)范围的几种硒-砷玻璃,得到了这些材料的原子径向分布函数。最近邻相关峰的位置从Se的2.35A 线性地迁移到As含量为40atom％时的2.40A,继续增加As 也保持不变。峰的面积说明所有的组成都同假定As为三配位和Se为二配位的模型相符。结合文献数据,认为硒玻璃主要是由Se_8环构成的,随着As的加入,Se_8环逐步消失,玻璃内相应地形成了(AsSe_(3/2))_n网络,解释了有关的实验结果。     

In含量对Ge-In-Se薄膜光学特性的影响(英文)

采用磁控溅射法制备了Ge-In-Se硫系薄膜,利用X射线衍射、可见-近红外吸收光谱和Raman光谱分析等技术对Ge-In-Se硫系薄膜的相态、结构和光学特性进行了研究和分析。结果表明:该Ge-In-Se薄膜具有良好的非晶特性。Raman光谱分析表明:[GeSe4]四面体Ge—Se键的高频振动模式是该薄膜的主要振动模式之一,且Ge—Se键的振动强度随着In含量的增加而减小;当In的含量达到13.87%(摩尔分数)时,[GeSe4]四面体消失,而[InSe4]四面体的对称伸缩振动模式成为了主要振动模式。采用Swanepoel方法和经典Tauc方程计算发现:随着In含量增加,该薄膜的短波吸收限红移,折射率逐渐增大,光学带隙逐渐减小。     

((GeSe_2)(SnSe_2)_(0.5))_(100-x)Te_x系统硫系玻璃的光学性能及结构

硫系玻璃光纤具有优良的中远红外透过特性、抗酸性及良好的流变特性,在中远红外传感、高能激光传输、光谱学领域具有广泛的应用前景。采用熔融淬冷法制备了系列((GeSe2)(SnSe2)0.5)100-xTex(x=0,20,40)硫系玻璃样品,测试了玻璃样品的X射线衍射谱、差示扫描量热曲线、可见/近红外光谱、Fourier红外光谱、显微Raman光谱,对玻璃的物化性能及结构进行表征。分析并讨论了在Ge-Se-Sn玻璃系统中随着Te的引入,玻璃样品的成玻能力及物化性能和光学特性的变化。利用经典的Tauc方程计算了样品的光学带隙的变化,解释并讨论了Raman光谱的变化与玻璃结构变化之间的关系。研究表明:Te的引入增加了玻璃结构的复杂度,使得基团及化学键之间的竞争激烈,提高了玻璃的成玻性能及稳定性;随着Te含量的增加,短波及长波截止边均发生红移,光学带隙减小,其中,玻璃组分样品((GeSe2)(SnSe2)0.5)60Te40的稳定性最好,其特征温度(ΔT)为79℃,且具有良好的红外透过性能,其红外透过范围为1~17.50μm。     

尼龙10T的流变行为研究

采用Haake高压毛细管流变仪研究了聚对苯二甲酰癸二胺(尼龙10T)的流变行为,得到了熔体表观黏度与温度、切应力、剪切速率的流变曲线以及切应力与剪切速率的关系.结果表明,尼龙10T是非牛顿假塑性流体,表观黏度与温度关系符合Arrhenius方程,随温度升高,非牛顿指数变大,在315～335℃范围内,其非牛顿指数n为0.649 9～0.700 0;在剪切速率为199.8～3 000 s-1时,其黏度值受温度影响较大,即实现黏度降低,升高温度远比增大切应力所得效果明显..     

新型GeSe2-Ga2Se3-KI系统硫卤玻璃形成的研究

开发了有高含量碱金属离子的新型硫化物玻璃.合成了GeSe2-Ga2Se3-KI系统的玻璃样品.研究了该系统的玻璃形成区并用孤对电子理论进行了解释.讨论了Ga2Se3和KI对玻璃形成能力的影响.给出了该系统玻璃的密度、特性温度、Raman和可见一红外光谱等.实验结果表明:该系统具有较广的玻璃形成区,某些组成,如摩尔组成为50 GeSe2 25Ga2Se3 25KI的样品具有良好的热学和光学性质,其表征热稳定性的特征温度差大于120K,玻璃透光范围从590nm到14.2μm.     

过渡相析出对SiO2-Al2O3-MgO-F系玻璃陶瓷析晶的影响

应用Kissinger法研究了过渡相析出对SiO2-Al2O3-MgO-F系玻璃陶瓷析晶动力学的影响。结果表明：过渡相析出后，将促进主晶相的整体析出。根据John-Mehl-Avrami(JMA)方程，得到玻璃结晶转变的反应生长指数n为2，活化能A为214．03KJ．mol^-1。     

长波红外硫系玻璃制备技术的研究进展

硫系玻璃具有折射率温度系数低、透过谱段范围宽、光学均匀性好、性能可调和易于加工等优点,被视作新一代温度自适应红外热成像系统用核心元件材料,在红外追踪、红外制导、安防监控、辅助驾驶等多个领域具有广阔的应用前景。为了解决极端服役环境对红外材料的需求,硫系玻璃制备技术研究主要涉及以下三个方面:(1)设计开发大尺寸高纯硫系玻璃的制备方法;(2)进行气氛熔制技术探索研究以解决大尺寸硫系玻璃的工程应用需求;(3)将高能球磨、热压等方式引入到硫系玻璃陶瓷制备上,拓展红外光学材料可选范围,提升硫系玻璃极端环境适应能力。本文基于上述三个方面综述了红外硫系玻璃制备技术的研究进展。     

Ge-Se-Te硫系玻璃非球面精密模压工艺研究

硫系玻璃是一种良好的消热差用红外用光学元件材料,广泛应用于红外热成像系统.通过口径?10.4 mm Ge-Se-Te硫系玻璃非球面精密模压工艺试验研究,制备出面型精度满足设计要求(PV≤0.5 μm)的模压镜片.测试模压产品折射率和比重发现:模压后镜片折射率和比重都降低,且模压降温速率越快,模压镜片折射率和比重降幅越大,通过松弛理论以及外场方程分析了原因.     

As2S3-PbI2二元系玻璃的形成与结构

运用传统的熔融淬冷技术制备了As2S3-PbI2二元系玻璃样品。通过XRD,TG-DTA,Raman光谱等实验手段研究了该二元系玻璃的形成范围、热性能与结构。实验结果表明：在冰水淬冷情况下,该二元系玻璃Pbl2最大摩尔分数可达25％;玻璃转变温度介于194～201℃之间,并随着PbI2掺量增加而降低;该系统玻璃的微结构为网络形成体As2S3以[ASS3／2]三角锥结构单元存在,通过共用S或S-S连结形成无序网络状结构八面体构型的配位多面体[PbI6]为网络修饰体,通过S-I键与EAsS3／2]三角锥连接,从而均匀地分布于玻璃网络之中。由于S-I键的形成,S的正电荷升高,增加了与As之间的排斥力,使[AsS3／2]网络结构变得疏松。     

ZrO2含量对BaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶和晶型转变的影响

制备了不同ZrO2含量的BaO-Al2O3-SiO2(BAS)系微晶玻璃,用差示扫描量热法和X射线衍射分析,根据Ozawa等转化率法和等温转变动力学研究了ZrO2含量对BAS系微晶玻璃析晶和晶型转变的影响.研究表明:ZrO2在BAS系玻璃中的溶解度不低于8%(质量分数,下同).对不同ZrO2含量的BAS系玻璃中,六方钡长石的析出均为整体析晶,此时,Avrami指数为3.6～5.4.添加1%～2%(质量分数)ZrO2时,在单斜钡长石形成初期主要表现为表面析晶,因为Avrami指数为0.4～0.6;而不加形核剂的样品,单斜钡长石的析晶特性为整体析晶,其Avrami指数约为2.7.对高ZrO2含量或1%～2% ZrO2的样品的析晶后期,单斜钡长石的析晶特性为整体析晶,其Avrami指数为2.3～3.8,证明了ZrO2含量为1%～2%是有效的.在化学计量比BAS系微晶玻璃中添加1%ZrO2在850 ℃保温12 h,实现了六方钡长石→单斜钡长石的完全转变.     

红外Ga_2S_3–Sb_2S_3硫系玻璃的热稳定性及光学性能

采用真空熔融淬冷法制备Ga_xSb_(40–x)S_(60)硫系玻璃样品,并通过Archimedes法、X射线衍射、热膨胀系数分析、可见/近红外光谱吸收度与透过率、中远红外光谱透过率以及Raman散射光谱等研究了硫系玻璃样品的结构、热稳定性和光学性能。结果表明:随着Ga含量的增加,玻璃密度逐渐下降,玻璃转变温度逐渐提高,热膨胀系数不断减小,表明玻璃具有良好的热稳定性;玻璃的可见/近红外短波截止边均发生蓝移,光学带隙增大,而且保持了良好的红外透过率,其较宽的红外透过范围(0.8~14.0μm),涵盖了目前3大主要通信波段和热红外波段,Ga–Sb–S玻璃已成为极具前景的红外材料。Ga含量增加促进[GaS_4]四面体的形成,减少[SbS_3]三角锥的比例,归纳了该类硫系玻璃的光学性质与结构的依赖关系。