堿金屬硒代鍺酸鹽玻璃的制作方法
【專利說明】堿金屬砸代鍺酸鹽玻璃
[0001] 相關(guān)申請交叉參考
[0002] 本申請根據(jù)35U.S.C. § 119,要求2012年11月28日提交的美國臨時申請系列號 61/730, 678的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請為基礎并將其全文通過引用結(jié)合于此。
[0003] 領(lǐng)域
[0004] 本公開內(nèi)容一般地涉及硫?qū)倩锊ＡЫM合物，更具體地涉及可用于例如電解質(zhì)介 質(zhì)、窗、波導光纖或者用于發(fā)光摻雜劑的主體玻璃的紅外（IR)透過性或離子導電性硫?qū)倩?物玻璃。
[0005] 背景
[0006] 美國專利第5, 846, 889號"紅外透明砸化物玻璃（Infrared Transparent Selenide Glasses) "批露了包含Ga和/或In的堿土金屬硒代鍺酸鹽玻璃，其包括至少5% RSe (其中 R =堿土金屬），0· 5-25 % Ga2SejP / 或 In 2Se3, 20-70 % 66562并提供稀土摻雜 劑。但是，因為組合物中Ga或In相對貧乏的特性，稀土摻雜劑在這種玻璃中有可能是團簇 的，并因此降低發(fā)光效率。
[0007] 拓寬改性的硒代鍺酸鹽玻璃的玻璃形成區(qū)間是優(yōu)選的，這可使得玻璃性質(zhì)的調(diào)節(jié) 具有更大的靈活性，這些性質(zhì)包括特征溫度（例如，Tg)、熱膨脹系數(shù)、折射率、導電率等，它 們對于特定應用是重要的。
[0008] 施述
[0009] 改性硒代鍺酸鹽玻璃的玻璃形成區(qū)間的顯著拓寬使得玻璃性質(zhì)的調(diào)節(jié)具有更大 的靈活性，這些性質(zhì)包括特征溫度（例如，Tg)、熱膨脹系數(shù)、折射率、導電率等，它們對于特 定應用是重要的。此外，堿金屬與Ga和/或In的比例可顯著大于預期比例的事實導致堿 金屬改性劑的迀移率增加，并因此改善這種玻璃的導電率。此外，使用堿金屬而不是堿土金 屬作為改性劑，可制備GeSe2^量低至50 %的穩(wěn)定的硒代鍺酸鹽玻璃，得到顯著更高的改性 劑含量，并因此進一步增加導電率。
[0010] 本發(fā)明涉及用堿金屬例如Na或Li改性的硒代鍺酸鹽、硒鎵代鍺酸鹽或硒銦代鍺 酸鹽玻璃，這樣該玻璃具有高的堿金屬離子迀移率或?qū)щ娐?。離子導電的硫?qū)倩锊Ａ?在地用作固態(tài)電池的電解質(zhì)介質(zhì)。本發(fā)明還涉及通過存在一種或多種堿金屬特別是Na和 Li進行改性的基于GeSe2的含Ga和/或In的硫?qū)倩锊Ａ?。本發(fā)明還涉及紅外透射玻璃， 當用適當?shù)南⊥两饘倩蜻^渡金屬進行摻雜時，該玻璃可用于從紅外窗戶和波導纖維到發(fā)光 材料的應用。
[0011] -個實施方式是一種玻璃組合物，以摩爾百分數(shù)表示，其包含：
[0012] 45-99 % 的 GeX2;
[0013] 0-50 % 的 Ga2X3, In2X3或其組合；和
[0014] 0. 5-50% M2X,其中M是堿金屬，其中X是Se, S，Te或其組合；其中總X的至少50 摩爾％是3〇,且其中X含量是化學計算量的70-130%。
[0015] -個實施方式是一種玻璃組合物，以摩爾百分數(shù)表示，其包含：
[0016] 45-99 % 的 GeSe2;
[0017] 0-50 % 的 Ga2Se3, In2Se3或其組合；和
[0018] 0. 5-50% M2Se,其中M是堿金屬，且其中Se含量是化學計算量的70-130%。
[0019] -個實施方式是一種玻璃組合物，以摩爾百分數(shù)表示，其包含：
[0020] 45-99 % 的 GeX2;
[0021] 0-50 % 的 Ga2X3, In2X3或其組合；和
[0022] 0· 5-50% M2X+RX，其中M是堿金屬，其中X是Se, S，Te或其組合，其中總X的至 少50摩爾％是Se,其中R是堿土金屬，且其中X含量是化學計算量的70-130%。
[0023] -個實施方式是一種玻璃組合物，以摩爾百分數(shù)表示，其包含：
[0024] 45-99 % 的 GeSe2;
[0025] 0· 5-50 % 的 Ga2Se3, In2Se3或其組合；和
[0026] 0. 5-50% M2Se,其中M是堿金屬，且其中Se含量是化學計算量的70-130%。
[0027] 在以下詳細描述中給出了本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，其中部分特征和優(yōu)點對本領(lǐng) 域的技術(shù)人員而言，根據(jù)說明書就容易看出。
[0028] 應理解，前面的一般性描述和以下的詳細描述都僅僅是示例性的，用來提供理解 要求保護的本發(fā)明的性質(zhì)和特性的總體評述或框架。
[0029] 具體描沐
[0030] 下面詳細說明各個實施方式。
[0031] -個實施方式是一種玻璃組合物，以摩爾百分數(shù)表示，其包含：
[0032] 45-99 % 的 GeX2;
[0033] 0-50 % 的 Ga2X3, In2X3或其組合；和
[0034] 0. 5-50% M2X,其中M是堿金屬，其中X是Se, S，Te或其組合；其中總X的至少50 摩爾％是3〇,且其中X含量是化學計算量的70-130%。
[0035] -個實施方式是一種玻璃組合物，以摩爾百分數(shù)表示，其包含：
[0036] 45-99 % 的 GeSe2;
[0037] 0-50 % 的 Ga2Se3, In2Se3或其組合；和
[0038] 0. 5-50% M2Se,其中M是堿金屬，且其中Se含量是化學計算量的70-130%。
[0039] -個實施方式是一種玻璃組合物，以摩爾百分數(shù)表示，其包含：
[0040] 45-99 % 的 GeX2;
[0041] 0-50 % 的 Ga2X3, In2X3或其組合；和
[0042] 0· 5-50% M2X+RX，其中M是堿金屬，其中X是Se, S，Te或其組合，其中總X的至 少50摩爾％是Se,其中R是堿土金屬，且其中X含量是化學計算量的70-130%。
[0043] -個實施方式是一種玻璃組合物，以摩爾百分數(shù)表示，其包含：
[0044] 45-99 % 的 GeSe2;
[0045] 0· 5-50 % 的 Ga2Se3, In2Se3或其組合；和
[0046] 0. 5-50% M2Se,其中M是堿金屬，且其中Se含量是化學計算量的70-130%。
[0047] 在一個實施方式中，（Ga和/或In) /R的比值大于1。使這個比例大于1可提供稀 土"析散"（declustering)。在另一個實施方式中，堿金屬與Ga和/或In的比值大于1。 使這個比例大于1可提供增加的堿金屬改性劑的迀移率，并因此改善這種玻璃的導電率。
[0048] 根據(jù)一些實施方式，玻璃組合物包括45-99摩爾％的GeSe2，例如，45%或更大的 GeSe2，例如，50%或更大的GeSe2，例如，55%或更大的GeSe2，例如，60%或更大的GeSe 2, 例如，65 %或更大的GeSe2，例如，70 %或更大的GeSe2，例如，71 %或更大的GeSe2，例 如，72 %或更大的GeSe2，例如，73 %或更大的GeSe2，例如，74 %或更大的GeSe2，例如，75 % 或更大的GeSe2，例如，76%或更大的GeSe2。GeSe2的含量可以是45-99摩爾％范圍內(nèi)的任 意數(shù)值，例如為50-75摩爾％。
[0049] 在一實施方式中，所述玻璃組合物包括多于一種堿金屬。在一些實施方式中，所述 堿金屬是Na, K，Li, Cs或其組合。在一些實施方式中，所述堿金屬是Na, Li或其組合。
[0050] 所述玻璃組合物可包括0· 5-50摩爾％的Ga2Se3, In2Se3S其組合，例如，0· 5 %或 更大的Ga2Se3, In2Se^其組合，例如，1 %或更大，例如，2 %或更大，例如，3 %或更大， 例如，4%或更大，例如，5%或更大，例如，6%或更大，例如，7%或更大，例如，8%或 更大，例如，9%或更大，例如，10%或更大，例如，11 %或更大，例如，12%或更大，例 如，13%或更大，例如，14%或更大，例如，15%或更大，例如，16%或更大，例如，17% 或更大，例如，18 %或更大，例如，19 %或更大，例如，20 %或更大，例如，21 %或更大， 例如，22%或更大，例如，23%或更大，例如，24%或更大，例如，25%或更大，例如，26% 或更大，例如，27 %或更大，例如，28 %或更大，例如，29 %或更大