Au/Au3+对硅酸盐玻璃中Eu3+发光性质的影响

　　玻璃由于具有比晶体材料更宽的非均匀宽化，被认为是高密度信息存储的优良基质材料。近几年来掺杂稀土的玻璃材料由于其在激光材料、光纤通信、荧光粉材料、上转换材料、光电子器件、高密度光存储材料等方面具有广泛的应用前景而倍受关注。稀土化合物由于具有许多优越的性能已经在很多领域中得到了应用，例如激光晶体，荧光显示，光电子器件等[1-4]。在稀土离子中Eu3+的 4f6组态的最低激发态D0位于4f55d 宽能带之下，向7FJ(J=0，1，2，3，4，5，6)能级越迁，发出由可见到近红外的窄谱线。Eu3+的7F0-5D0越迁，上下能级均为单重态，常用来充当研究中心离子与周围晶体环境相互作用的探针[5，6]。还可用于室温光谱烧孔，在高密度存储材料方面具有潜在的应用价值。因此，Eu3+掺杂的基质成为研究的热点。对于Eu3+掺杂的硅酸盐玻璃的发射已有详细的研究，但对于贵重金属粒子对 Eu3+在玻璃介质中发光性质的影响却少见报道，本文研究了 Au/ Eu3+共掺的硅酸盐玻璃的发光性质，并对金在 Eu3+发光过程中所起的作用进行了初步探讨。

　　1 实验部分

　　1.1 材料制备

      和 AuCl3，各组分的重量百分比如表 1 所示。单掺Eu3+，Au/Eu3+共掺和Au3+/ Eu3+共掺的玻璃分别标记为样品 a，b，c。样品 a 和 b 在 620℃下热处理 15h再在 1400℃熔融 1h，Au原子在热处理过程中被还原出来。样品 c 未经热处理。所有的样品经过抛光后进行了测试。

       1.2测试方法

　　吸收光谱采用 Shimadzu UV-3101PC UV-VIS-NIR 扫描光谱仪测试。室温下激发和发射光谱采用Hitachi F-4500 荧光光谱仪测试。荧光动力学测试，采用 Nd:YAG 激光器泵浦的四音频 266 nm 激光作用激发光源。

　　2 结果与讨论

　　2.1 吸收光谱

　　Au/ Eu3+共掺的硅酸盐玻璃的吸收光谱如图1所示。从图 1 可见，在 394 nm 和 465 nm 处 Eu3+的 ff 跃迁的特征吸收谱线。在样品 b 的谱线中有一个从 475 nm 到 600 nm 的大宽带其峰值位置在 530nm，这是 Au 的表面等离子特征吸收峰。这说明在制备过程中有单质的金生成。谱线的展宽与宽的粒径分布有关。根据Mie理论，随着粒径的减小金属粒子表面吸收峰向高能态移动，根据电子自由程效应，在临界尺寸下，粒子越大吸收的强度越高。根据 Mie-Drude 方程 = /1/2，其中 是平均晶粒半径， 是电子的费米速度为常数 1.39×106m/s，1/2是等离子吸收半峰宽的角频率。样品b中被还原Au的粒径估算约为 11.5 nm。

　　2.2 激发光谱

　　图 2 是监测 613 nm 测得的激发光谱，200 nm至 300 nm 之间的宽带相对应的是 O2和 Au3+/ Eu3+之间的电荷迁移带(CT)。图中样品 c 的电荷迁移带最强，这是由于在体系中同时存在 Au3+和 Eu3+。样品 b 的电荷迁移带稍弱，是由于一部分 Au3+被还原，使得体系中的 Au3+含量降低，导致 O2向 Au3+的电荷迁移减弱，使电荷迁移带降低。样品b，c的电荷迁移带发生蓝移，说明Au3+离子的存在使体系共价性降低。样品 b 的本征激发比 a，c 弱，说明Eu3+f f 跃迁的一部分能量被 Au 吸收，导致激发谱变弱。