一种金掺杂的硫系玻璃及其制备方法[0002]Ga-Ge-S玻璃是一种既具有可见光透过性又具有红外光透过性的硫系玻璃。这种玻璃体系以S作为网络阴离子结构团，是一种成玻能力和抗析晶能力最强的硫系玻璃，其成玻能力介于氧化物玻璃与硒基硫系玻璃之间。[0003]但是，Ga-Ge-S玻璃的光学非线性较低，根据Marchese的报道，Ga-Ge-S玻璃800nm波长下的最高非线性折射率n2仅能达到3 X 10_18m2/W。美国《化学物理快报》出版的《高非线性GeS2 - Ga2S3 _ CdS硫系玻璃与其超快响应时间》(X.F.Wang, Z.W.Wang, J.G.Yuj C.L Liuj X.J.Zhao, and Q.H.Gong, "Large and ultrafast third-orderoptical nonlinearity of GeS2-Ga2S3-CdSchalcogenide glass,〃Chem.Phys.Lett.399，230-233 (2004).)，在Ga-Ge-S玻璃中添加Cd2+离子增加其非线性折射率，使其达到3.5X 10_V/W。《固态化学学报》出版的《Ge -Ga-S- PbI2硫系玻璃三阶与二阶非线性〉〉(H.Guo, H.Tao, S.Gu, X.Zheng, Y.Zhai, S.Chu, X.Zhao, S.Wang, and Q.Gong, 〃Third_andsecond-order optical nonlinearity of Ga-Ge-S_PbI2chalcohalide glasses, 〃J.SolidState Chem.180, 240-248 (2007).)中报道，在Ga-Ge-S玻璃中添加Pb2+离子可以增加玻璃的n2值，使其达到7.5X10_V/W。可见，现有的Ga-Ge-S玻璃的112值基本在10_V/W的数量级，与部分氧化物玻璃在同一个数量级，限制了其使用。
[0004]本发明所要解决的技术问题是:针对现有技术的不足，提供一种金掺杂的硫系玻璃及其制备方法，在保证Ga-Ge-S玻璃优异的光学性能的前提下，提高了其非线性折射率。[0005]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种金掺杂的硫系玻璃，其组成式为(IOO-W)GaxGeySz.wAu,其中 x = O ~47, y = 3 ~66, z = 20 ~75, w = 0.5 ~10,x、y、z、w为摩尔分数。[0006]优选地,所述的组成式中X = 5~35, y = 10~45, z = 30~70, w = 0.5~10。[0007]优选地，所述的组成式中X = 10, y = 25, z = 65, w = 0.5~10。
[0008]上述金掺杂的硫系玻璃的制备方法，包括以下步骤:
[0009]I)原料准备:按照原料配比准备好各种原料并混合均匀，并将混合后的原料封装于真空度为10_4Pa以下的密闭容器中；
[0010]2)高温熔融及淬冷:加热密闭容器，对封装的混合原料进行高温熔融，加热温度为850~1200°C，加热 时间为16~48h ;加热结束后将密闭容器浸入O~40°C的蒸馏水中对密闭容器内封装的熔融物进行淬冷，得到半成品玻璃；
[0011]3)退火及冷却:将密闭容器连同半成品玻璃一起进行退火，退火温度为320~450°C，退火时间为I~5h ;退火结束后将密闭容器连同半成品玻璃一起以I~10°C /h的降温速率降至室温，打开密闭容器即得到金掺杂的Ga-Ge-S玻璃。
[0012]与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明将Au引入到Ga-Ge-S硫系玻璃中，利用Au的高离子极化率使玻璃的非线性折射率n2值提高至10_17m2/W的数量级，可扩大Ga-Ge-S硫系玻璃的应用范围；Ga-Ge_S硫系玻璃的最主要优点是可见光透过性，在引入Au后，其光学带隙Eopg变化幅度很小，其透可见光的能力不受影响；并且，Au与Ag等他惰性金属不同，Au的原子半径较大，在玻璃中可形成正一价离子(Au+)和正三价离子(Au3+) ,Au3+可以与多个S成键，形成较为稳定的网络结构，有利于提高Ga-Ge-S硫系玻璃理化性能的稳定性。

[0013]以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
[0014]各实施例的金掺杂的硫系玻璃的制备方法包括以下步骤:
[0015]I)原料准备:分别按照实施例及对比例的原料配比准备好各种原料并混合均匀，并将混合后的原料分别封装于真空度为10_4Pa以下的石英安培瓶中，实施例1~5及对比例的原料及配比见表1 ;
[0016]2)高温熔融及淬冷:加热石英安培瓶，对封装的混合原料进行高温熔融，加热温度为950°C，加热时间为24h ;加热结束后将石英安培瓶浸入25°C的蒸馏水中对石英安培瓶内封装的熔融物进行淬冷，得到半成品玻璃；
[0017]3)退火及冷却:将石英安培瓶连同半成品玻璃一起进行退火，退火温度为380°C，退火时间为2h ;退火结束后将石英安培瓶连同半成品玻璃一起以5°C /h的降温速率降至室温，打开石英安培瓶，取出金掺杂的Ga-Ge-S玻璃，检测其性能。实施例1~5及对比例的性能见表1。
[0018]表1实施例1~5及对比例的原料及配比、性能
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