锑掺杂钒磷封接玻璃的析晶稳定性研究

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1、锑掺杂钒磷封接玻璃的析晶稳定性研究摘要：以80V2O520P2O5xSb2O3（x=0，1，3，5mol%）系统玻璃为研究对象，对其进行红外吸收光谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱和固体静态核磁共振测试，研究玻璃的网络结构，分析钒磷玻璃中掺杂锑后析晶稳定性提高的机理.结果表明：钒磷系封接玻璃中加入少量的Sb2O3后，玻璃网络结构中桥氧比例增加，非桥氧比例下降；同时V4+/V5+增加，这两点原因导致形成V2O5晶相所需的V=O键大幅断裂，抑制了该晶相的生成.Sb2O3的引入，破坏了网络平衡态的结构，使（VO3）n单链逐渐转化为（V2O8）n锯齿状链，玻璃结构更加紧密，难以析晶，析晶稳定性

2、提高.中国4/vie　　关键词：Sb2O3；钒磷玻璃；结构；研究　　中图分类号：TQ171.737文献标识码：A　　目前，低温封接玻璃广泛应用于微电子、电真空、电子显示等技术，应用于能源、物理、化学、汽车、电光源等领域，有着十分诱人的发展前景[1-4].V2O5P2O5系统玻璃具有转变温度低、膨胀系数可调节范围大等优点，是无铅低温封接玻璃的研究方向之一[5-6].但其较差的析晶稳定性限制了其进一步的发展，而提高析晶稳定性的操作往往会带来玻璃封接温度的升高.Shapaan等人[7]研究了V2O5P2O5Fe2O3系统封接玻璃，发现随着V2O5含量的增加，玻璃的析晶活化能减小.Devi

3、das等人[8]研究了La2O掺杂V2O5P2O5系统玻璃，发现掺杂La2O后，玻璃的网络结构更加疏松.Haruyuki等人[9]研究了Li2OV2O5-P2O5系统玻璃，对该系统玻璃的形成区域画了三元相图，优化了各个组分在玻璃中的含量范围.海南大学的姜宏等[10]提出了一种以V2O5P2O5为主要系统掺杂少量的Sb2O3，R）测试，研究玻璃的网络结构，进一步对玻璃析晶稳定性（玻璃析晶起始温度与转变温度的差值）提高的机理进行分析.Sb在钒磷玻璃领域进行核磁方面研究的报道也很少，研究手段是具有创新性的.采用这些材料分析手段研究玻璃的网络结构，分析Sb2O3在玻璃网络中的作用，对进一步

4、降低封接温度提供析晶稳定性的保障，同时也为该系统玻璃的使用提供理论依据，这对整个无铅低温封接玻璃的研究也有重要的意义.　　1试验方法　　1.1试验材料与制备方法　　试验所用原料为分析纯的V2O5，P2O5，Sb2O3.以分析纯80V2O520P2O5xSb2O3（x=0，1，3，5mol%）的摩尔比称量样品，置于石英坩埚，放入升降式硅碳棒电阻炉中，于850℃熔化1h，将熔制好的玻璃液在空气中急速冷却，得到玻璃样品，研磨并过200目筛，得到粒径在70μm左右的玻璃样品粉末，放在干燥箱中密封保存.　　1.2仪器与表征方法　　红外光谱分析采用傅立叶变换红外光谱仪（FTIRSpectrum

5、GX，美国PerkinElmer），光谱分辨率4cm-1，测量范围4000～400cm-1，扫描信号累加32次，OPD速度0.2cm/s，增益为1.　　拉曼光谱测试采用RM2000型显微共焦拉曼光谱仪（MicroscopicConfocalRamanSpectrometer，英国Renisha（氩离子），拉曼位移范围：100～4000cm-1，显微尺寸范围：大于等于1　　SymbolmAm，光谱分辨率：1cm-1.　　XPS测试采用光电子能谱仪（ThermoSCIENTIFICESCALAB250，美国ThermoScientific），辐射源为AlKα源，采用场发射电子枪灯丝，发

6、射功率为130Hz，脉冲宽度是0.65μs，探测温度为30℃，扫描3000次，样品的旋转频率是14000Hz，脉冲延迟时间为1s.　　3结论　　本实验采用一步熔融法制备出80V2O520P2O5xSb2O3（x=0，1，3，5mol%）系统封接玻璃.对玻璃样品进行测试，得出以下结论：钒磷酸盐玻璃中V作为主要的玻璃形成体构成基本网络，P以孤立的磷氧四面体分散存在于V为主体的玻璃网络中，磷氧四面体只与V连接作用.钒磷系封接玻璃中加入少量的Sb后，玻璃的微观结构变得更加均匀，玻璃网络结构中桥氧比例增加，非桥氧比例下降；同时V4+/V5+增加，这两点原因导致形成V2O5晶相所需的V=O键大

7、幅断裂，抑制了该晶相的生成，提高了玻璃的析晶稳定性.掺杂少量的Sb2O3后，玻璃网络结构中（VO3）n单链含量逐渐减少，（V2O8）n锯齿状链含量越来越多，表明Sb2O3的引入，破坏了网络平衡态的结构，使（VO3）n单链逐渐转化为（V2O8）n锯齿状链，（V2O8）n锯齿状链中VO5结构单元可以提高玻璃的黏附性，玻璃结构更加紧密，难以析晶，因而析晶稳定性增加.