[发明专利]含有金属或半导体纳米晶的玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃，尤其是一种含有金属或半导体纳米晶的玻璃及其制备方法。

背景技术

由于金属纳米粒子与介质间的相互作用，以及纳米粒子的表面效应和量子尺寸效应，含金属纳米颗粒的玻璃材料具有优越的非线性光学特性，使这种材料具有独特的光学、电学和光电转换特性，在开发具有特定光功能的光学元器件领域有广泛的应用前景。另外在激光脉冲作用下，它具有多光子光电发射特性，在飞秒超短激光脉冲作用下，它表现了超快时间响应的光学瞬态弛豫，这种玻璃在超快光电子器件中有很强的应用背景。在玻璃材料中制备金属纳米颗粒、研究金属纳米颗粒的形成机制与行为，是目前光学与材料学领域的一大研究前沿。

金属纳米颗粒可以通过不同的方式引入玻璃基体中，如传统的热处理方法、离子注入法、离子交换法、光热诱导法和溶胶凝胶法等。相比其他方法，传统的热处理方法是最简单方便的，不需要昂贵的设备，但现阶段还很难得到除金、银、铜以外的其它金属颗粒。而其他方法，如离子注入法，引入金属纳米颗粒的过程比较简单直接，可以在玻璃中注入几乎所有的金属元素，但其缺点是设备复杂、昂贵，必须利用加速器离子注入，主要集中在日本、美国和欧盟的几个著名实验室。还有其他方法现阶段也是很难得到除金、银、铜以外的其他金属纳米颗粒。

发明内容

本发明目的是提供一种含有金属或半导体纳米晶玻璃及其制备方法。这种玻璃具有优越的非线性光学特性，在特定光功能的光学元器件领域如超快光电子器件以及玻璃工艺品等领域有广泛的应用前景。

本发明的技术解决方案如下：

一种用传统的熔融冷却法制备的含有金属或半导体纳米晶的玻璃，其特点在于：所述的含有金属或半导体纳米晶玻璃包括硅Si纳米晶玻璃、锗Ge纳米晶玻璃、铅Pb纳米晶玻璃、铋Bi纳米晶玻璃、铜Cu纳米晶玻璃或镓Ga纳米晶玻璃：

所述的硅纳米晶玻璃的组分及其摩尔百分比含量为：

组分               mol％

Na₂O               5～15

B₂O₃               40～48

SiO₂               40～45

Al                 0.5～4；

所述的锗纳米晶玻璃的组分及其摩尔百分比含量为：

组分               mol％

Na₂O               5～15

B₂O₃               40～45

SiO₂               40～45

GeO₂               1～6

Al                 1～5；

所述的铅纳米晶玻璃的组分及其摩尔百分比含量为：

组分               mol％

Na₂O               5～15

B₂O₃               40～45

SiO₂               40～45

PbO₂               1～6

Al                 1～5；

所述的铋纳米晶玻璃的组分及其摩尔百分比含量为：

组分               mol％

Na₂O               5～15

B₂O₃               40～45

SiO₂               40～45

Bi₂O₃              1～6

Al                 1～5；

所述的铜纳米晶玻璃的组分及其摩尔百分比含量为：

组分               mol％

Na₂O               5～15

B₂O₃               40～45