[发明专利]一种发绿色光的高硅氧玻璃的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光玻璃的制造方法，特别是一种蓝紫外光激发下发绿 色光的高硅氧玻璃的制造方法。

背景技术

长期以来，传统的照明和显示材料是基于通过激发汞蒸汽产生的 254nm紫外光，来激发灯管内壁的荧光材料发光，而汞本身会造成严重 的环境污染，并且254nm紫外线对人体本身也有伤害。进入21世纪以 来，全球环境保护面临的压力越来越大，使用汞的照明和显示材料将来 必然会被淘汰。20世纪九十年代，随着基于InGaN材料的蓝光LED在 技术上的突破，1996年日亚公司发明了蓝光LED与YAG荧光粉((Y， Gd)₃A1₅O₁₂:Ce³⁺)组合而成的白光LED，被誉为将超越白炽灯、荧光灯和 HID灯的第四代照明光源，并已经迅速进入显示领域。最近几年来，人 们开发出了很多种类的LED以及三基色显示的荧光粉。其中可被蓝紫外 光LED(365nm～405nm)激发的红绿蓝三基色发光材料获得极大程度 的研究和关注，这主要是由于蓝紫外光LED激发的三基色发光材料在显 示方面具有更好的显色性。

发光玻璃是一类重要的荧光材料，目前最成功和最主要的应用体现 在在高功率激光器(激光点火装置中大规模使用的Nd³⁺离子掺杂的磷酸 盐玻璃)、光纤通信(Er³⁺离子，Tm³⁺离子掺杂的石英玻璃)以及光纤激 光器(Yb³⁺离子掺杂的玻璃)领域。与荧光粉体材料相比较，发光玻璃 具有很多优点，比如易于形成各种形状，价格低廉，优良的透明性等等。 因此，发光玻璃将在显示领域一展身手。

在研究可被蓝紫色LED激发的三基色玻璃和白光玻璃的过程中，人 们主要集中于磷酸盐玻璃，硼酸盐玻璃以及氟化物玻璃等基质上，这主 要是由于这些基质可以溶解较多的稀土离子而不发生团聚导致的荧光淬 灭，但是，由于这些玻璃基质的化学稳定性和机械性能比较差，在实际 应用中存在着很大的限制。高硅氧玻璃是指二氧化硅含量在96％以上的 玻璃，通常具有低膨胀、耐热冲击、高机械强度和化学性能稳定等优点， 被视为稀土离子和过渡金属离子等掺杂的光纤的优良基质材料。但是限 制高硅氧玻璃实际应用的一个问题是激活离子浓度在高硅氧玻璃中不能 掺多，否则会造成严重的浓度消光。如何消除浓度消光从而提高稀土离 子和过渡金属离子在高硅氧玻璃中的发光强度是一项具有科学意义和极 大应用价值的研究课题。几十年来，国内外的科学家们已经做了大量的 研究工作，但都没有明显地增强它们的发光强度。提高活性离子掺杂的 高硅氧玻璃的发光强度的研究迫切需要创新的研究设想。

近十余年来，具有纳米孔的沸石和二氧化硅受到广泛的关注，相对 于传统的发光材料，这种稀土离子和过渡金属离子掺杂的多孔材料具有 更高的发光强度和量子效率；具体的机理目前尚无定论，一般认为这些 多孔材料由于具有很高的比表面积和高的孔隙率导致激活离子更容易均 匀的分布于孔结构的表面。从而避免激活离子的团簇以及激活离子激发 态的浓度淬灭。

高硅氧多孔玻璃，是一种优良的硅酸盐玻璃基质材料，由于其SiO₂含量在96％以上，因此其光学和机械性能与石英玻璃极为接近，事实上， 早期的石英玻璃制品就是采用烧结高硅氧多孔玻璃而制得。基于高硅氧 多孔玻璃灵活的孔结构和大的比表面积，人们采用一种物理方法来均匀 分散发光活性离子在多孔玻璃中的分布，抑制自发形成团簇，增强其发 光强度，从而获得高强度发光的组成与石英玻璃极为接近的高硅氧发光 玻璃。以往的高硅氧发光玻璃(发绿光的高硅氧玻璃的制造方法，专利 号：200510027753.2，申请日：2005715)仅能被短波紫外光所激发， 具体而言就是只能被300nm以下的紫外光所激发，比较常见的是被 254nm紫外光激发的高硅氧发光玻璃。

发明内容

本发明提供一种发绿色光的高硅氧玻璃的制造方法，解决现有高硅 氧发光玻璃只能被短波紫外光(300nm波长以下)激发的问题，以便最 终利用主流的蓝紫外光LED产品，实现蓝紫外光LED激发下高硅氧玻 璃的绿色发光。

本发明的一种发绿色光的高硅氧玻璃的制造方法，包括：