Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
200
T1: P–67 
Influence of Gd
2
O
3
 on spectroscopic properties 
of aluminosilicate glasses 
 
Marta Kasprzyk
1
, and Marcin Środa
1 
 
1 
AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, al. 
Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland, e-mail: [e-mail] 
 
 
Optical  active  glasses  must  be  accurately  designed  and  thoroughly  analyzed  to  achieve 
desired  luminescence  properties.  One  of  the  way  to  enhance  luminescence  is  to  induce  the 
crystallization of low-phonon phase in the glass which can be a host for optical active elements, 
for  example,  rear-earth  elements.  Low  phonon  energy  of  the  crystallites  ensure  high 
luminescence intensity and prolong lifetime due to higher share  of radiative emission. For this 
purpose the fluorides are used. The difficulty is that the crystallite phase has different ability to 
accept optical active elements to its structure. Glass-ceramic materials with nanocrystalline, low 
phonon  phase  are  suitable  for  lasers,  photonic  devices  for  up-  and  down-conversion, 
optoelectronic systems and also light amplifiers. Silicate glasses doped with LaF
3
 [1], CaF
2
 [2] 
and BaF
2
 [3] were studied. This work focuses on gadolinium, as this lanthanide has the ability to 
form low-phonon phases with barium and fluoride (e.g. GdF
3
, BaGdF
5
) [4]. 
 
The aim of the research was to determine the influence of Gd
2
O
3
 addition on spectroscopic 
and optical properties  of glasses from Na
2
O-BaO-Gd
2
O
3
-Al
2
O
3
-SiO
2
 system. Five  glasses  with 
Gd
2
O
3
 content of 0, 2.5, 5, 7.5, 10 mol % were melted. Thermal analysis was carried out using 
DSC  method.  On  the  basis  of  thermal  analysis,  controlled  crystallization  was  conducted.  The 
glass-ceramic  materials  were  identified  by  XRD.  An  impact  of  Gd
2
O
3
  on  spectroscopic  and 
optical  properties  was  determined  by  analyzing  FT-IR  spectra,  UV-VIS  transmission  and 
refractive index.  
 
Keywords: glass-ceramics; Gd
2
O
3
; GdF
3
; aluminosilicate glasses; spectroscopic properties 
 
Acknowledgment 
This work was supported by the statutory funds of AGH University of Science and Technology Faculty of 
Materials Science and Ceramics No 11.11.160.365 in 2017. 
 
References  
[1]   D Chen, Y Yu , P Huang, H Lin, Z Shan, Y Wang, Acta Mater. 58 (2010) 3035. 
[2]   S Georgescu, A Voiculescu, C Matei, C Secu, R Negrea, M Secu, J. Lumin. 143 (2013) 150. 
[3]   C Li, S Xu, R Ye, D Deng, Y Hua, S Zhao, S Zhuang, Physica B 406 (2011) 1698. 
[4]  M Kasprzyk, M Środa, M Szumera, J. Therm. Anal. Calorim. DOI: 10.1007/s10973-017-6354-9. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
201
T1: P–68 
Spectroscopic study of glasses from TeO
2
-Ga
2
O
3
-GeO
2
 system 
 
Marcin Środa
1
, Agnieszka Marczewska
2
, Anna Szaniawska 
 
1 
Faculty of Material Science and Ceramics, AGH University of Science and Technology, A. 
Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland 
2 
Institute of Ceramics and Building Materials, Division of Glass and Building Materials in Kraków, 
Department of Glass Technology 30-702 Kraków, Lipowa 3, Poland, e-mail: [e-mail] 
 
 
Designing unconventional glasses for better properties is a fundamental step in engineering novel 
devices for both near and mid-IR regions of the electromagnetic spectrum. Germanate based glasses 
are  of  interest  because  of  their  excellent  optical  properties  in  the  mid-IR  region.  These  glasses 
transmit to longer wavelengths when compared to borate, phosphate and silicate glasses because of 
the heavier mass of germanium. Tellurium oxide and germanium oxide based glasses are classified as 
the heavy metal oxide glasses, with phonon energies ranging between 740 and 880 cm
–1
. These two 
types  of  glasses  exhibit  unique  combinations  of  optical  and  spectroscopic  properties,  together  with 
their attractive environmental resistance and mechanical properties. The nonlinear optical properties 
of tellurite and germanate glasses are an asset for generating short pulses, which is why it is important 
to develop these glasses for 2 μm lasers.  
 
The  purpose  of the research  is to determine correlation between  the  glass structure and physic-
chemical properties  as well as  glass composition in the unexplored TeO
2
-Ga
2
O
3
-GeO
2
 system. The 
base  tellurite-germanate  glasses  was  modified  by  the  addition  of  10  mol%  Ga
2
O
3
.  The  Ga
2
O
3
 
component plays the crucial role as glass stabilizer. The nominal molar composition of the glass was 
(90–x)TeO
2
·10Ga
2
O
3
·xGeO
2
 where x = 5, 20, 35, 55, 85 mol%.  
 
The glasses are characterized by the transformation temperature (Tg) at the range of 346–374°C 
and the onset temperature of crystallization above 400°C. The thermal stability of the glasses has been 
reached greater than 60oC. It indicates the bulk glass can be easily fabricated. The glasses have poor 
transmittance  in  the  visible range  but  their  transmittance  in  mid-IR  up  to  6  µm  are  high.  We  have 
stated that more than 5% GeO
2
 have significant impact on the increase of transmittance up to 60–75% 
in the rage from 2.5 µm to 6 µm.  
 
In the IR spectra of the 5TeO
2
·10Ga
2
O
3
·85GeO
2
 glass broad bands in two regions, 850–920 and 
520–580 cm
–1
, are presented (Fig. 1). Introduction of 5, 
20, 35, 55 mol % GeO
2
 results in appearing of the band 
at 700 cm
–1
 and vanishing of the band at 850–950 cm
–1
. 
It  was  found  that  the  more  than  one  structural  units 
([TeO
4
]  bi-pyramid,  [TeO
3
]  trigonal  pyramid,  and 
[TeO
3
+δ]  polyhedra)  in  tellurite  and  ([GeO
4
] 
tetrahedron, [GeO
6
] octahedron) in GeO
2
 based glasses 
may  exist,  depending  on  composition  (Fig.  1).  The 
germanium  dioxide  glass  network  resembles  a  silicate 
network, with the exception that in this system not only 
[GeO
4
] tetrahedrons form,  but [GeO
6
]  octahedrons can 
also  co-exist  in  some  compositions,  thereby  offering 
structural  sites  for  dissolving  octahedral  6-foldco-
ordinated  structures.  GeO
2
  based  glasses  have  an 
extended visible-to-infrared transmission range from 2.5 
µm  to  6  µm,  which  makes  these  materials suitable  for 
mid-IR laser applications.  
 
Keywords: tellurite-germanate glass; Ga
2
O
3
; UV-Vis; FT-IR spectroscopy; transmittance 
 
Acknowledgments 
This work was supported by the statutory funds of Institute of Ceramics and Building Materials Division of Glass 
and  Building  Materials  in  Krakow,  and  AGH  University  of  Science  and  Technology  Department  of  Materials 
Science and Ceramics AGH number WIMiC No 11.11.160.365 in 2017. 

---