PL - PTCer

MATERIA£Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 66, 1, (2014), 27-31
www.ptcer.pl/mccm
Optyczne i strukturalne badania szkieá tellurowych
z ukáadu TeO2–WO3–PbO mody¿kowanych
tlenkami lutetu i lantanu
BOĩENA BURTAN1, IWONA GRELOWSKA2, JAN WASYLAK2, MANUELA REBEN2*
1
Politechnika Krakowska, Wydziaá Fizyki, Matematyki i Informatyki, Instytut Fizyki, ul. PodchorąĪych 1, 30–084 Kraków
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydziaá InĪynierii Materiaáowej i Ceramiki, KSiPA, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków
*e-mail: [email protected]
2
Streszczenie
W artykule przedstawiono badania dotyczące wpáywu tlenków lutetu i lantanu na wáaĞciwoĞci ¿zykochemiczne szkieá tellurowych z
ukáadu TeO2–WO3–PbO. Przebieg przemian fazowych, zachodzących podczas ogrzewania szkieá, badano przy pomocy metody DTA, XRD
oraz SEM. Przy pomocy spektroskopii MIR oraz Ramana okreĞlono wpáyw mody¿katorów w postaci lantanu i lutetu na strukturĊ szkieá
tellurowych. Na podstawie badaĔ optycznych transmisji i odbicia potwierdzono wysoką przepuszczalnoĞü szkieá zwáaszcza w Ğrodkowej
podczerwieni. Przy pomocy badaĔ elipsometrycznych stwierdzono, Īe mody¿katory w postaci jonów Lu3+ i La3+ obniĪają wartoĞü wspóáczynnika zaáamania Ğwiatáa.
Sáowa kluczowe: szkáa tellurowe, wspóáczynnik zaáamania, mody¿kator szkáa, La2O3, Lu2O3
OPTICAL, THERMAL AND STRUCTURAL STUDIES OF TERNARY TeO2–WO3–PbO GLASSES MODIFIED
WITH LANTHANUM AND LUTETIUM OXIDES
The goal of this work was to investigate the inÀuence of lanthanum and lutetium oxides on physicochemical properties of the TeO2-WO3-PbO glass matrix. Differential thermal analysis DTA, XRD, SEM measurements have been considered in terms of the La2O3 and Lu2O3
addition. Raman and MIR spectroscopy was used for characterization of glasses. The Raman spectra of the glasses were interpreted in
terms of the structural transformations produced by the modi¿ers. The reÀectance, transmittance and ellipsometric measurements have
been done. Decreasing of the refractive index of the base glass with the Lu3+ and La3+ ion doping has been found.
Keywords: Tellurite glasses, Refractive index, Glass modi¿er, La2O3, Lu2O3
1. Wprowadzenie
Szkáa specjalne mogą przekazywaü Ğwiatáo na duĪe odlegáoĞci, zmieniaü czĊstotliwoĞü padającego na nie promieniowania i stąd ich zastosowanie w technice Ğwiatáowodowej
i optoelektronice dla telekomunikacji [1-6]. Najistotniejszą
z punktu widzenia optoelektroniki cechą szkieá tellurowych
jest zakres przepuszczalnoĞci w podczerwieni, który siĊga do
7 —m [7-8]. WĞród róĪnych matryc szklistych, szkáa z ukáadu
TeO2–WO3–PbO są odpowiednim materiaáem optycznym,
posiadającym wysoką stabilnoĞü termiczną oraz wysoki
wspóáczynnik zaáamania Ğwiatáa [9].
Tabela. 1. Skáady topionych szkieá.
Table 1. Chemical composition of glasses.
StĊĪenie [% mol.]
Nazwa szkáa
TeO2
WO3
PbO
La2O3
Lu2O3
TWP
60
30
10
-
-
TWPLa
60
27
10
3
-
TWPLu
60
27
10
Szkáa optyczne mody¿kowane tlenkiem lantanu i tlenkiem
lutetu uzyskują nowe specy¿czne wáaĞciwoĞci, które wynikają
ze struktury elektronowej tych pierwiastków. Szkáa tellurowe
mody¿kowane tlenkiem lantanu, ze wzglĊdu na niską energiĊ fononów (750 cm-1), są dobrym kandydatem na bazowe
materiaáy do budowy wzmacniaczy i urządzeĔ laserowych.
2. Opis eksperymentu
Zestawy szkieá tellurowych z ukáadu TeO2–WO3–PbO mody¿kowane tlenkiem lantanu (La2O3) i tlenkiem lutetu (Lu2O3)
topiono przy uĪyciu chemicznie czystych surowców: TeO2
(60% mol.), WO3 (27% mol.), PbO (10% mol.), La2O3 (3%
mol.), Lu2O3 (3% mol.). Topienie 25 gramowych zestawów
przeprowadzono w tyglach ze záota z platynową pokrywką
w piecu elektrycznym w temperaturze 850 °C w atmosferze
powietrza. Stopione zestawy wylano do mosiĊĪnej formy,
podgrzanej do temperatury 330 °C. Otrzymane szkáa odprĊĪono w temperaturze w zakresie 320–340 °C. Skáady
wytopionych szkieá przedstawiono w Tabeli 1.
3
27
B. BURTAN, I. GRELOWSKA, J. WASYLAK, M. REBEN
2.1. Metodyka badaĔ
Badania strukturalne szkieá tellurowych z ukáadu TeO2
– WO3 – PbO – La2O3 oraz TeO2 – WO3 – PbO – Lu2O3
przeprowadzono przy uĪyciu spektroskopii w podczerwieni
(MIR – ang. mid-infrared oraz spektroskopii Ramana). Pomiary w obszarze MIR zastaáy wykonane na spektrometrze
fourierowskim Vertex 70v ¿rmy Bruker. Widma zarejestrowano w skali absorbancji w zakresie 4000–400 cm-1, przy
256 skanach i rozdzielczoĞci 4 cm-1.
Pomiary ramanowskie wykonano na spektrometrze Horiba Jobin Yvon LabRam HR800. Jako Ĩródáa wzbudzającego
uĪyto lasera Ar+ 532 nm. Widma rejestrowano w zakresie
50–4000 cm-1.
Charakterystyczne efekty termiczne zachodzące podczas
ogrzewania szkieá tellurowych zbadano przy wykorzystaniu
termicznej analizy róĪnicowej (DTA – ang. differential thermal
analysis) i skaningowej kalorymetrii róĪnicowej (DSC – ang.
differential scanning calorimetry). Amor¿cznoĞü otrzymanych
szkieá bezpoĞrednio po wytopie potwierdzono przy pomocy
badaĔ rentgenowskich (XRD – ang. X-ray diffraction).
Pomiary elipsometryczne badanych szkieá tellurowych
polegaáy na wyznaczeniu parametrów Ȍ i ǻ w funkcji dáugoĞci fali w zakresie widmowym 190–1700 nm [10]. Pomiary
przeprowadzono dla trzech kątów padania, tj. 60°, 65° i 70°,
wykorzystując elipsometr spektroskopowy M-2000 ¿rmy
J.A. Woollam. ZnajomoĞü parametrów elipsometrycznych
pozwoliáa na okreĞlenie zaleĪnoĞci dyspersyjnych staáych
optycznych badanych szkieá, a dodatkowo ich chropowatoĞci
[11]. Zarówno do rejestracji danych doĞwiadczalnych, jak
i dopasowywania odpowiedniego modelu teoretycznego
sáuĪyáo oprogramowanie CompleteEASE v. 4.1, w jaki elipsometr M-2000 jest wyposaĪony.
Ze wzglĊdu na bardzo sáabą absorpcjĊ w obszarze
400–1700 nm, moĪna zastosowaü model Sellmeiera, pozwalający na otrzymanie zaleĪnoĞci analitycznej dyspersji
wspóáczynnika zaáamania dla badanych szkieá, tym bardziej,
Īe model ten bardzo dobrze opisuje róĪnego rodzaju szkáa,
w tym tellurowe, dla których wspóáczynniki zaáamania wyznaczono bezpoĞrednio innymi metodami [12].
Dopasowanie parametrów elipsometrycznych w zakresie
400–1700 nm umoĪliwiáo wyznaczenie dyspersji wspóáczynnika zaáamania n(Ȝ) w oparciu o jedną z wersji modelu
Sellmeiera w postaci [13]:
natomiast sumując natĊĪenia wiązek opuszczających dolną
powierzchniĊ otrzymujemy caákowitą transmisjĊ T. Dla dowolnego kąta padania, wzory są bardzo skomplikowane [15],
natomiast przy padaniu normalnym (M0 = M1 = 0) i przy zaáoĪeniu, Īe warstwa o gruboĞci d, wspóáczynniku zaáamania n
i wspóáczynniku ekstynkcji k, jest otoczona przez powietrze
(tj. n = 1), otrzymuje siĊ wzory, które moĪna przedstawiü
w zwartej postaci jako [15]:
T =
[1 + ρ2 − 2 Re(r 2 ) ]τ
1 + ρ τ − 2τ Re(r 2 ) cos 2ϕ + 2τ Im( r 2 ) sin 2ϕ
2 2
(2)
R=
ρ(1 + τ 2 ) − 2ρτ cos 2ϕ
1 + ρ 2 τ 2 − 2τ Re(r 2 ) cos 2ϕ + 2τ Im( r 2 ) sin 2ϕ
(3)
gdzie
τ = exp( −ad ) , a ϕ =
(1)
gdzie A, B, C i D są staáymi dopasowania.
W celu wyznaczenia transmisji oraz odbicia, próbki
zostaáy poddane badaniom na dwuwiązkowym spektrofotometrze JASCO V-570, pracującym w zakresie dáugoĞci fal
190–2500 nm, tj. w obszarze nad¿oletu, Ğwiatáa widzialnego
i bliskiej podczerwieni (UV – Vis – NIR).
Widma wspóáczynnika absorpcji wyznaczono uwzglĊdniając wielokrotne odbicia w próbkach o gruboĞci d, wspóáczynnik zaáamania, odbicie od i transmisjĊ przez górną
i dolną powierzchnie próbek, które opisują wspóáczynniki
Fresnela [14].
Sumując natĊĪenia wiązek opuszczających górną
powierzchniĊ warstwy uzyskujemy caákowite odbicie R,
28
MATERIA£Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 66, 1, (2014)
, r – wspóáczynnik
odbicia Fresnela, Re i Im - czĊĞci rzeczywista i urojona
liczby zespolonej r2.
ObecnoĞü czáonów trygonometrycznych w powyĪszych
wzorach sprawia, Īe zaleĪnoĞci T(Ȝ) i R(Ȝ) mają, w obszarze
sáabej absorpcji, charakter oscylacyjny, przy czym maksimom interferencyjnym w transmisji odpowiadają minima
w odbiciu i odwrotnie. W miarĊ wzrostu gruboĞci warstwy,
liczba ekstremów interferencyjnych w okreĞlonym przedziale
dáugoĞci fali roĞnie i w przypadku, kiedy zdolnoĞü rozdzielcza
aparatury mierzącej T i R staje siĊ mniejsza niĪ odlegáoĞü
miĊdzy ekstremami, nastĊpuje ich uĞrednienie, co prowadzi
do uzyskania gáadkich widm T(Ȝ) i R(Ȝ). Takie uĞrednienie
moĪna przeprowadziü matematycznie, w wyniku czego
wspomniane powyĪej wzory przybierają nastĊpującą, prostą
postaü [15-16]:
R = ρ(1 + τT ) ,
gdzie
T=
τ(1 − ρ)2
1 − ρ2 τ2
i
ρ=
(4)
(1 − n )2 + k 2
.
(1 + n )2 + k 2
WielkoĞü U opisuje odbicie od górnej powierzchni próbki,
bez uwzglĊdnienia odbiü wielokrotnych i jest związana ze
wspóáczynnikiem odbicia Fresnela r relacją:
0,5
B λ2
⎛
⎞
n( λ ) = ⎜ A + 2
− D λ2 ⎟ ,
2
λ −C
⎝
⎠
2πn d
λ
2
ρ= r =
1− n + i k
1+ n − i k
2
(5)
3. Dyskusja i omówienie wyników
Zarejestrowane widma Ramana szkieá z ukáadu TeO2-WO3-PbO mody¿kowanych tlenkiem lantanu i lutetu, przedstawione na Rys. 1a, charakteryzują siĊ obecnoĞcią trzech
grup intensywnych pasm absorpcyjnych, poáoĪonych w zakresach 300–560 cm-1, 550–850 cm-1 oraz 850–1000 cm-1
[17]. Pasma z maksimami przy ok. 475 cm-1, 665 cm-1 oraz
720 cm-1 przypisywane są wiązaniom Te–O–Te i O–Te–O
i odpowiadają drganiom rozciągającym Te-O, wystĊpującym
zarówno w trójkątnych bipiramidach [TeO4], jak równieĪ
w trójkątnych piramidach [TeO3] [18].
OPTYCZNE I STRUKTURALNE BADANIA SZKIEà TELLUROWYCH Z UKàADU TeO2–WO3–PbO MODYFIKOWANYCH TLENKAMI LUTETU I LANTANU
Sáabo widoczne przegiĊcie, wystĊpujące przy ok. 675 cm-1,
przypisywane jest trójkątnym piramidom [TeO3], podczas gdy
pasmo leĪące przy ok. 725 cm-1 przypisywane jest wiązaniom typu Te-Oeq, wystĊpującym w znieksztaáconej trójkątnej
bipiramidzie [TeO4] [18].
Dodanie tlenków La2O3 oraz Lu2O3 powoduje uwypuklenie
pasma, któremu przypisywane są drgania Te-O w jednostce
[TeO3]. Natomiast obserwowane zmniejszenie intensywnoĞci pasma związanego z drganiami Te-Oeq, wystĊpującego
w znieksztaáconej jednostce [TeO4], moĪe Ğwiadczyü o wbudowywaniu siĊ jonów Ln do struktury szkieá poprzez zamia-
a)
b)
Rys. 1. Widma Ramana (a) i widma w podczerwieni (MIR) (b) szkieá
tellurowych z ukáadu TeO2-WO3-PbO (TWP), mody¿kowanych tlenkami lantanu (TWPLa) oraz lutetu (TWPLu).
Fig. 1. Raman spectra (a) and infrared spectra (MIR) (b) tellurite
glasses from the TeO2-WO3-PbO system (TWP) modi¿ed with lanthanum oxide (TWPLa) and lutetium oxide (TWPLu).
nĊ wiązaĔ O–Te–O, czy Te–O–Te na wiązania Ln–Te–O,
Ln–O–Te czy O–Ln–O. Intensywne pasmo, widoczne przy
ok. 911 cm-1, jest charakterystyczne dla jonów wolframu
wystĊpujących w jednostce [WO6] i [WO4]. Pasma przy ok.
470 i 350 cm-1 przypisywane są wiązaniom Te-O-W i Te-O-Te
(470 cm-1) i W-O-W w [WO6] i Pb-O w PbO4. [17].
Na Rys. 1b przedstawiono zestawienie widm MIR badanych szkieá. Na widmie szkáa wyjĞciowego (nie zawierającego
jonów La i Lu) widoczne są cztery pasma lub przegiĊcia
przy ok. 926 cm-1, 843 cm-1, 774 cm-1 i 662 cm-1. Pasma te
związane są z drganiami rozciągającymi W-O (925 cm-1)
w [WO4] i [WO6], drganiami poáączeĔ W-O-W, drganiami
Te-Oeq (775 cm-1) w [TeO4] i Te-Oax (660 cm-1) w [TeO4] [19].
Podobny ukáad pasm zaobserwowano na widmach szkieá
zawierających jony La i Lu. Pewne róĪnice uwidaczniają siĊ
tylko w przypadku gáównego pasma poáoĪonego przy ok.
662 cm-1. Widoczne jest znaczące przesuniĊcie tego pasma
w kierunku niĪszych liczb falowych (650–655 cm-1), co jest
charakterystyczne dla wiązaĔ Te-O-. Fakt ten wskazuje, Īe
wprowadzenie jonów La i Lu doprowadza do zrywania mostków Te-O-Te i/lub Te-O-W i pojawienia siĊ wiązaĔ Te-O-Ln.
Na podstawie analizy krzywych DSC, które przedstawiono na Rys. 2, oraz obliczonych wartoĞci zmian parametrów
termicznych, towarzyszących pojawiającym siĊ efektom,
potwierdzono wpáyw mody¿kacji skáadu wyjĞciowego TWP
szkieá tellurowych na przebieg zmian zachodzących w trakcie ogrzewania omawianych szkieá. Najmniejsza wartoĞü
zmiany ciepáa molowego 'Cp (0,371 J˜g-1˜qC-1) szkáa TWPLa
wskazuje na wzrost trwaáoĞci wiĊĨby tellurowej utrudniającej
krystalizacjĊ, a przez to efekt krystalizacji pojawiający siĊ
w przypadku szkáa TWP bez dodatku tlenku lantanu, ulega
zanikowi (Rys. 2). RozwaĪając wpáyw zawartoĞci poszczególnych skáadników badanych szkieá na ich charakterystykĊ
termiczną stwierdzono, Īe mody¿kacja skáadu podstawowego szkáa TWP tlenkiem lutetu kosztem zmniejszenia
zawartoĞci WO3 powoduje wzrost skokowej zmiany ciepáa
molowego 'Cp od 0,376 J˜g-1˜qC-1 (TWP) do 0,419 J˜g-1˜qC-1
(TWPLu) (Tabela 2). Zgodnie z prawidáowoĞcią, wedáug której
'Cp jest wskaĨnikiem wzrostu entropii kon¿guracyjnej [18],
obserwowana najwiĊksza wartoĞü skokowej zmiany ciepáa
molowego Ğwiadczy o zwiĊkszonej iloĞci zerwanych wiązaĔ
chemicznych w trakcie przemiany stanu szklistego. Zjawisku
temu towarzyszy wzrost tendencji szkáa do krystalizacji,
przejawiający siĊ obniĪeniem temperatury krystalizacji w stosunku do szkáa podstawowego TWP oraz zmniejszeniem
wartoĞci parametru stabilnoĞci termicznej 'T = 117 qC dla
szkáa TWPLu, ('T = 161 qC dla szkáa podstawowego TWP).
ObecnoĞü krystalizujących faz TeO2 i WO3, powstaáych po
obróbce termicznej szkieá TWP oraz TWPLu w temperaturze
krystalizacji potwierdzono rentgenogra¿cznie, co przedstawiają Rys. 3a i Rys. 3b.
Przedstawione na Rys. 4. zaleĪnoĞci dyspersyjne wspóáczynnika zaáamania dla badanych szkieá tellurowych są bardzo podobne. W obszarze fal dáugich, wielkoĞü wspóáczynnika zaáamania mieĞci siĊ w zakresie 2,09 – 2,12 i wzrasta
do 2,32 – 2,38 przy 400 nm. W wyniku dopasowania do
z góry zaáoĪonego modelu, otrzymano wartoĞci parametrów Sellmeiera, a takĪe wartoĞü wspóáczynnika zaáamania
dla standardowej dáugoĞci fali 633 nm oraz chropowatoĞü
badanych próbek (Tabela na Rys. 4).
MATERIA£Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 66, 1, (2014)
29
B. BURTAN, I. GRELOWSKA, J. WASYLAK, M. REBEN
a)
Counts
2_553C
Rys. 2. Krzywe DTA szkieá tellurowych.
Fig. 2. DTA curves of tellurite glasses.
100
80
Tabela 2. Charakterystyka termiczna przemian fazowych zachodzących w trakcie ogrzewania szkieá tellurowych.
Table 2. Thermal characteristics of tellurite glasses.
60
0
¨Cp
Tmax kryst.
[J˜g-1˜qC-1]
[qC]
¨Hkryst..
[J˜g-1]
¨T = Tmax.kryst. – Tg
[qC]
548
54,483
161
0,371
–
–
–
0.419
528
17,204
117
Szkáo
Tg
[qC]
TWP
387
0,376
TWPLa
405
TWPLu
411
20
30
40
50
60
70
Position [°2Theta]
Peak List
Wyniki pomiarów spektrofotometrycznych dla szkieá tellurowych TWP, TWPLa oraz TWPLu przedstawiono na Rys. 5.
W oparciu o widma transmisji i odbicia okreĞlono zaleĪnoĞci
dyspersyjne wspóáczynnika absorpcji, które przedstawiono
na Rys. 6.
PrzepuszczalnoĞü szkieá TWP i TWPLu w zakresie 900–
2500 nm jest podobna – na poziomie ok. 70%. Odbicie szkáa
TWP wynosi poniĪej 20%. Dodatek tlenku lantanu do szkáa
TWP polepsza przepuszczalnoĞü, która jest na poziomie
ok. 75% w zakresie 900-2500 nm, przy odbiciu na poziomie
ok. 25%. W obszarze sáabej absorpcji suma (T+R) dla szkáa
TWPLa wynosi ok. 98%, co Ğwiadczy o tym, Īe rozpraszanie
Ğwiatáa przez powierzchniĊ i w objĊtoĞci próbki jest bardzo
niewielkie, a tym samym, Īe szkáo jest jednorodne optycznie.
Celem uwypuklenia róĪnicy miĊdzy matrycą TWP, TWPLa
i TWPLu w zakresie fal krótkich, na Rys. 6 przedstawiono
zaleĪnoĞci spektralne wspóáczynnika absorpcji Į w funkcji
energii fotonów.
Podstawowa róĪnica miĊdzy obiema matrycami polega
na tym, Īe krawĊdĨ absorpcji w przypadku szkieá TWPLa
i TWPLu jest przesuniĊta w stronĊ wyĪszych energii w stosunku do szkáa TWP o ok. 0,1 eV, a ponadto zaleĪnoĞü dyspersyjna wspóáczynnika absorpcji dla szkieá TWP i TWPLu
jest wyĪsza i wykazuje dodatkową absorpcjĊ w zakresie
1,5–2,2 eV niewiadomego pochodzenia. Porównanie to pokazuje, Īe dodanie La2O3 do szkáa TWP wyraĨnie poprawia
przepuszczalnoĞü, co ma duĪe znaczenie w perspektywie
ewentualnych zastosowaĔ szkáa TWPLa jako matrycy dla
aktywnych optycznie jonów lantanowców.
30
MATERIA£Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 66, 1, (2014)
00-052-1005; Tellurium Oxide; Te O2
b)
Rys. 3. Dyfraktogramy szkieá poddanych obróbce termicznej:
a) szkáo TWP wygrzane w temperaturze krystalizacji 548 oC przez
2 h, b) szkáo TWPLu wygrzane w temperaturze krystalizacji 528 oC
przez 2 h.
Fig. 3. X-ray diffraction patterns of glasses after heat treatment for
2 h: a) glass TWP at 548 oC, b) glass TWPLu at 528 oC.
Rys. 4. ZaleĪnoĞü dyspersyjna wspóáczynnika zaáamania Ğwiatáa
dla szkáa TWP, TWPLa oraz TWPLu.
Fig. 4. Dispersion relations, n(Ȝ), of TWP, TWPLa and TWPLu
glasses.
OPTYCZNE I STRUKTURALNE BADANIA SZKIEà TELLUROWYCH Z UKàADU TeO2–WO3–PbO MODYFIKOWANYCH TLENKAMI LUTETU I LANTANU
absorpcji (400-1700 nm) moĪe byü opisana zaleĪnoĞcią
Sellmeiera.
Na podstawie badaĔ spektrofotometrycznych stwierdzono, Īe dodanie tlenku lantanu (La2O3) do szkáa TWP zwiĊksza
ich przepuszczalnoĞü, a tym samym przesuwa krawĊdĨ
absorpcji w stronĊ wyĪszych energii natomiast zastąpienie
La2O3 przez Lu2O3 pogarsza przepuszczalnoĞü matrycy.
PodziĊkowanie
Praca s¿nansowana z dziaáalnoĞci statutowej Wydziaáu
InĪynierii Materiaáowej i Ceramiki, Akademii Górniczo-Hutniczej nr 11.11.160.365 za rok 2013.
Literatura
Rys. 5. Widma transmisji i odbicia dla szkieá TWP, TWPLa i TWPLu.
Fig. 5. Transmittance and reÀection spectra of TWP, TWPLa and
TWPLu glasses.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
Rys. 6. Widmo wspóáczynnika absorpcji Į(E) dla szkieá tellurowych
TWP, TWPLa i TWPLu.
Fig. 6. Absorption spectra of TWP, TWPLa and TWPLu glasses.
[10]
[11]
4. Podsumowanie
[12]
W oparciu o badania termiczne okreĞlono parametr
stabilnoĞci termicznej badanych materiaáów amor¿cznych
oraz wartoĞci charakterystycznych dla szkieá temperatur.
Stwierdzono, Īe wzrost temperatury transformacji Tg, obserwowany w przypadku szkáa tellurowego mody¿kowanego
tlenkiem lantanu oraz mniejsze zmiany ciepáa molowego
ǻCp, towarzyszące zakresowi transformacji, są dowodem na
wzrost wytrzymaáoĞci, jak równieĪ elastycznoĞci tego szkáa.
Ponadto dodatek tlenku lantanu do podstawowej matrycy
szkáa tellurowego powoduje zanik egzotermicznego efektu
krystalizacji związanego z krystalizacją faz TeO2 i WO3.
Opierając siĊ na wynikach badaĔ spektroskopowych
w podczerwieni ustalono, Īe dodanie tlenków La2O3 lub Lu2O3
do szkáa o skáadzie TeO2-WO3-PbO (TWP) doprowadza do
zrywania mostków Te-O-Te i/lub Te-O-W i pojawienia siĊ
wiązaĔ Te-O-La (Lu), a najwiĊksza energia drgaĔ sieci nie
przekracza 1000 cm-1.
Badania elipsometryczne wykazaáy, Īe badane szkáa
tellurowe posiadają bardzo wysoki wspóáczynnik zaáamania
Ğwiatáa (powyĪej 2), a jego dyspersja w obszarze sáabej
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
El-Mallawany, R. A .H.: Tellurite Glasses: Physical Properties
and Data, CRC Press, Boca Raton, Florida, 2002.
Yamauchi, H., Senthil Murugan, G., Ohishi ,Y.: Optical properties of Er3+ and Tm3+ ions in a tellurite glass, J. Appl. Phys., 97,
(2005), 043505.
Kaminskii, A. A.: Achievements of modern crystal-laser physics,
Ann. Phys., Paris, 16, (1991), 639-706.
Kaminskii, A. A.: Laser crystals, Springer-Verlag, Berlin, 1990.
Lobbett, R., Wyatt, R., Eardley, P., Whitley, T. J., Smyth, P.,
Szebsta, D., Carter, S. F., Davey, S. T., Millar, C. A., BrieÀy, M.
C.: System characterization of high gain and high saturated
output power Pr3+-doped Àuorozirconate ¿ber ampli¿ers at 1.3
—m, Electron. Lett. 27, (1991), 1472.
Romaniuk, R., Dorosz, J.: Przegląd materiaáów dla techniki
Ğwiatáowodowej w Ğredniej podczerwieni, Szkáo i ceramika,
44, (1983), 49-55.
El-Mallawany, R. A. H.: The optical properties of tellurite glasses, J. Appl. Phys., 72, (1992), 1774-1777.
El-Mallawany, R. A. H.: Tellurite Glasses Handbook, Physical
Properties and Data, CRC Press, Boca-Raton (USA), 2010.
Ryba-Romanowski, W.: Effect of temperature and activator
concentration on luminescence decay of erbium-doped tellurite
glass, J. Lumin., 46, (1990), 163.
Jellison, G. E.: Spectroscopic ellipsometry data analysis: measured versus calculated quantities, Thin Solid Films, 313-314,
(1998), 33.
Reben, M., Wasylak, W., Jaglarz, J.: Changes of refractive
index of tellurite glass, Photonics Letters of Poland, 2, 1,
(2010), 13-15.
Mito, T., Fujino, S., Takebe, H., Moringa, K., Todoroki, S.,
Sakaguchi, S.: Refractive index and material dispersions of
multi-component oxide glasses, J. Non-Cryst. Solids, 210,
(1997), 155-162.
Liu, J., Cano-Torres, J. M., Esteban-Betegon, F., Serrano, M.
D., Cascales, C., Zaldo, C., Rico, M., Griebner, V., Petrov, V.:
Opt. Laser Techn., 39, (2007), 558.
Heavens, O. S.: Optical properties of thin solid ¿lms, Dover
Publ., New York, 1965.
Cunsolo, S., Dore, P., Varsamis, C. P.: Refractive index of
crystals from transmission and reÀection measurements: MgO
in the far-infrared region, Appl. Opt., 31, (1992), 4554-4558.
Nicolau, V. P., Balen, F. J.: Spectral radiative properties of glass
samples, High Temp. High Press., 33, (2001), 533-541.
Sharaf El-Deen, L. M., Al Salhi, M. S., Elkholy, Meawad M.: IR
and UV spectral studies for rare earths-doped tellurite glasses,
J. Alloys Compd., 465, (2008,) 333–339.
Upender, G., Sathe, Vasant G., Mouli, V. Chandra: Raman
spectroscopic characterization of tellurite glasses containing
heavy metal oxides, Physica B, 405, (2010), 1269–1273.
Munoz-Martin, D., Villegas, M.A., Gonzalo, J., Fernandez-Navarro, J. M.: Characterisation of glasses in the TeO2-WO3-PbO
system, J. Eur. Ceram. Soc., 29, (2009) 2903-2913.
i
Otrzymano 10 paĨdziernika 2013, zaakceptowano 22 stycznia 2014
MATERIA£Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 66, 1, (2014)
31