[发明专利]一种掺杂In2S3量子点的钠硼硅玻璃及其制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明属于无机材料技术领域，涉及一种掺杂In₂S₃量子点的钠硼硅玻璃及其制备方法。

(二)背景技术

近年来，国内外学者对不同系列的掺杂量子点的玻璃在非线性光学领域做了大量的研究，并取得了不错的结果，比如掺杂Bi₂S₃量子点和PbS量子点的钠硼硅玻璃表现出了较强的三阶非线性光学性能，然而，现有的量子点Bi₂S₃或PbS的掺入却一定程度上改变了钠硼硅基玻璃的基本的线性光学性能，掺杂Bi₂S₃量子点或PbS量子点的钠硼硅玻璃在可见-近红外波长范围内的透光率都不到10%。如何获得一种不仅能够保持钠硼硅玻璃的光学基本特性、同时又能大幅度提高了其三阶非线性光学性能的量子点玻璃是研究者关注的一个方面。

In₂S₃是一种重要的Ⅲ-Ⅵ族硫化物，作为一种直接能隙半导体，其禁带宽度为2.0～2.2eV，使其在光电子领域、光学领域以及太阳能电池等领域有广泛的研究价值。近年来，很多学者的研究都聚焦在关于In₂S₃纳米晶的制备方面，特别是在溶液体系中合成各种形貌的In₂S₃纳米晶一直是研究的热点。例如：通过水热法和化学沉积法合成了纳米粒状In₂S₃晶体；通过金属有机化学气相沉积法制备了纳米棒状In₂S₃晶体；通过氧化-硫化法制备了树枝状In₂S₃纳米晶等。然而，目前将In₂S₃量子点引入固相体材料中的制备研究还很少，还没有关于In₂S₃量子点玻璃在非线性光学领域研究的相关报道。

目前玻璃的制备主要是利用高温熔融法，但是该种方法需在高温下进行，不符合节能环保的要求，而且高温下容易出现团聚现象，使得制备出的玻璃的均匀性较差。为了解决这些问题，科学工作者进行了大量的研究，探究出了利用溶胶-凝胶法制备材料的方法。本发明根据实际的实验条件以及可行的实验方案，提出利用溶胶-凝胶法结合气氛控制来制备掺杂In₂S₃量子点的钠硼硅玻璃，并对该量子点玻璃的微结构和三阶非线性光学性质进行了研究。

(三)发明内容

本发明的首要目的在于提供一种具有良好的三阶非线性光学性能和热稳定性并在可见-红外区域具有高透光率的掺杂In₂S₃量子点的钠硼硅玻璃。

本发明的第二个目的是提供一种利用溶胶-凝胶法结合气氛控制制备所述掺杂In₂S₃量子点的钠硼硅玻璃的方法。

下面对本发明的技术方案做具体说明。

本发明提供了一种掺杂In₂S₃量子点的钠硼硅玻璃，所述掺杂In₂S₃量子点的钠硼硅玻璃是在钠硼硅基玻璃中均匀掺杂In₂S₃量子点，所述钠硼硅基玻璃的质量百分比组成为：5~15%Na₂O-15~30%B₂O₃-55~80%SiO₂；所述In₂S₃量子点的掺入量为钠硼硅基玻璃质量的0.1%～5.0%。