【摘 要】
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稀土掺杂光功能玻璃材料在照明、显示、光通讯、环境监测、防伪与加工等领域具有重要的应用,因此实现其光学特性的精准调控具有重要意义。以往的研究方法主要是针对玻璃组分进行调控,如寻找低声子能量基质玻璃、析出氟化物微晶、提高稀土离子溶解度等。然而,这些调控手段通常表现出较差的连续性、可逆性、可重复性。面临以上挑战,本论文提出了化学法（“离子取代”机制）对玻璃组分进行优化,另提出物理法（“电场作用”、“光场
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稀土掺杂光功能玻璃材料在照明、显示、光通讯、环境监测、防伪与加工等领域具有重要的应用,因此实现其光学特性的精准调控具有重要意义。以往的研究方法主要是针对玻璃组分进行调控,如寻找低声子能量基质玻璃、析出氟化物微晶、提高稀土离子溶解度等。然而,这些调控手段通常表现出较差的连续性、可逆性、可重复性。面临以上挑战,本论文提出了化学法（“离子取代”机制）对玻璃组分进行优化,另提出物理法（“电场作用”、“光场作用”、“热场作用”机制）对单一玻璃进行连续性、循环性、可逆性的实验,实现了此类硅酸盐玻璃的光功能的有效调控。实验证明,上述“两步法”调控手段可提高掺稀土硅酸盐微晶玻璃的荧光性能,该工作为新型稀土发光玻璃材料提供了一种新研究思路与技术参考。论文主要包括五个部分:论文第一章为文献综述部分。主要介绍了稀土离子的发光过程和玻璃材料的应用前景;介绍了氧化物微晶玻璃的分类、制备方法和稀土掺杂硅酸盐微晶玻璃的研究现状和特点;在氧化物微晶玻璃的基础上,对荧光调制方法进行了分类。最后,概述了本论文的选题意义和研究内容。论文第二章为实验和理论计算部分。实验内容包括:玻璃组分的设计与调整、玻璃的熔制、微晶玻璃的制备、测试样品的处理与加工、微晶物相结构与形貌的分析、稀土掺杂离子的荧光性能表征和计算等。论文第三章为稀土掺杂Ba Ti O3微晶玻璃的荧光调制机制。机制一:离子取代。引入碱金属K+离子取代原组分中Na+,结果显示优化后的玻璃网络结构和微晶晶相结构具有良好的可见光区光学透性。在此过程中,Ba Ti O3发生从立方相到四方相的转变,使掺入的稀土发光离子周围的晶体场改变,最终影响荧光性能。机制二:电场作用。对上述获得的四方相Ba Ti O3微晶玻璃施加电场作用,在外物理场中,铁电畴会发生反转并对齐于电场方向且微晶晶格对称性会下降,使掺入的稀土发光离子周围的晶体场改变,最终影响荧光性能。机制三:光场作用。对四方相Ba Ti O3微晶玻璃施加白光光辐照,受激局部发生电荷转移和电畴反转,使掺入的稀土发光离子周围的晶体场改变,最终影响荧光性能。论文第四章为稀土掺杂（Ba/Sr）2Ti Si2O8微晶玻璃的制备和荧光调控机制。该部分引入调控机制四:热场作用。随着热场温度的逐步提高,Eu2+/3+:Ba2Ti Si2O8微晶玻璃展现出荧光负热猝灭现象,即荧光发射强度呈现负增长现象（300°C时,619 nm处的荧光发射强度增强1.35倍）;Eu2+/3+:Sr2Ti Si2O8在低温区（20～140°C）表现出了微弱的荧光热猝灭现象（荧光发射强度为室温的0.9倍）,在高温区（140～300°C）表现出零热猝灭现象,即荧光发射强度比维持在0.9倍。实验证明,毫米级表面晶体簇具有良好的抗热震性,可使掺入其中的稀土离子在热场变化时受到较小波动并可抑制热猝灭效应和非辐射跃迁的发生。另外,通过TG实验,XRD分析,断面形貌观测,电子顺磁共振测试等手段确定了毫米级（Ba/Sr）2Ti Si2O8表面晶体簇的物相结构。论文第五章是对全文的总结,概述了本文的实验内容和结论,同时指出了论文不足之处和本人对未来实验的展望和规划。
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