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Ge-Ga-S-(Pb,Cd)I_2硫卤玻璃的组成、结构与性能研究

翟延波  
【摘要】:由于作为红外光学材料的广泛可能应用,硫卤玻璃受到人们的重视和研究。而Ge-Ga-S基硫卤玻璃由于良好的成玻性能和稀土溶解能力更引起人们的极大兴趣。而据前人的研究表明,重金属卤化物的加入有望改善玻璃体系的成玻能力和光学性能,并能消除部分杂质的影响。因此关于Ge-Ga-S基重金属碘化物玻璃的基础研究有重要理论意义和应用价值。 本文利用金相显微镜、X-射线衍射谱、拉曼散射谱、综合热分析、电子探针分析、紫外-可见-近红外光谱和红外光谱等技术对两个准三元体系GeS_2-Ga_2S_3-CdI_2、GeS_2-Ga_2S_3-PbI_2的组成、结构与性能关系进行了深入研究和分析,获得了下述主要结论: 首次确定了准三元体系GeS_2-Ga_2S_3-CdI_2和GeS_2-Ga_2S_3-PbI_2的玻璃形成区。两个体系都是在富GeS_2区域形成玻璃,GeS_2-Ga_2S_3-CdI_2玻璃要比GeS_2-Ga_2S_3-PbI_2玻璃更容易制备。玻璃的颜色较深,随CdI_2和PbI_2的加入颜色没有明显变化。 GeS_2-Ga_2S_3-PbI_2和GeS_2-Ga_2S_3-CdI_2体系的红外截止边均在12.8μm左右,主要决定于Ge—S键的伸缩振动。GeS_2-Ga_2S_3-CdI_2紫外截至边在440nm左右,不随CdI_2含量的变化而移动,GeS_2-Ga_2S_3-PbI_2紫外截止边在500nm左右,并且随PbI_2含量的增加发生红移。 GeS_2-Ga_2S_3-CdI_2和GeS_2-Ga_2S_3-PbI_2两个体系的玻璃转变温度都在600K到700K之间。GeS_2-Ga_2S_3-CdI_2玻璃的新鲜样品成分均匀,长期暴露在空气中表面会出现贫碘区域和氧化区域。GeS_2-Ga_2S_3-PbI_2体系玻璃的机械性能不好,容易破碎,不易加工。 GeS_2-Ga_2S_3-CdI_2准三元体系玻璃的结构可以看作Ge—Ga—S结构与Ge—S—I结构的复合,形成玻璃骨架结构的是通过桥硫连接的[GeS_4]和[GaS_4]四面体,I作为中止键取代部分S。 GeS_2-Ga_2S_3-CdI_2体系玻璃具有较大的密度,随着CdI_2的加入密度显著增大。


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