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近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光單元技術(shù)實驗室研究員陳丹平團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，BaF2-B2O3玻璃的橘紅色自發(fā)光現(xiàn)象。相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of Non-Crystalline Solids上。

稀土離子4f殼內(nèi)強(qiáng)烈而尖銳的電子躍遷，使其常被用來制備激光材料和熒光粉。而稀土摻雜的LED材料面臨著兩個問題。一是由于熒光粉涂層透明度較低，光散射較大，導(dǎo)致LED的發(fā)光效率降低；二是稀土材料的不可再生性以及環(huán)境污染問題。開發(fā)較為環(huán)保的無稀土高效熒光LED材料成為未來的研究方向。

研究發(fā)現(xiàn)，在CO還原氣氛下制備的不含稀土離子的透明BaF2-B2O3玻璃體系在近紫外光下表現(xiàn)出橙紅色自發(fā)光，在約397 nm的寬帶光激發(fā)下，產(chǎn)生以650 nm為中心的550～850 nm寬帶發(fā)光。

為了探討自發(fā)光現(xiàn)象的機(jī)理，研究人員在還原氣氛和空氣氣氛下的進(jìn)行了對比實驗。同時，基于熒光光譜、電子自旋共振、拉曼和X射線光電子能譜的結(jié)果，研究推斷在還原氣氛導(dǎo)致玻璃中B3+被還原為B2+，B2+的s→p躍遷引起的熒光發(fā)射。本研究提出B2+的發(fā)光現(xiàn)象，為玻璃發(fā)光現(xiàn)象的研究提供了新思路。該研究開發(fā)的橙色自發(fā)光玻璃材料具備無稀土離子摻雜、透明性高、原料成本低、制備工藝簡單、有較寬的熒光發(fā)射帶的特點，在新型橙光LED玻璃中具有潛在的應(yīng)用前景。（來源：中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所）

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2023.122512

圖1.?玻璃樣品在（a）365 nm紫外燈和（b）日光燈下的照片

圖2.?（a）xBaF-C玻璃的激發(fā)光譜；（b）xBaF-C 和40BaF-A玻璃的熒光光譜。

圖3.40BaF-C和40BaF-A樣品電子順磁共振譜

圖4. （a）40BaF-C和（b）40BaF-A樣品的B 1s XPS圖譜

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