Copper diffusion in ion-exchanged soda-lime glass

Gonella, Francesco; Quaranta, A.; Padovani, S.; Sada, Cinzia; d’Acapito, Francesco; Maurizio, C.; Battaglin, Giancarlo; Cattaruzza, Elti

doi:10.1007/s00339-004-2949-7

Cited by 48 publications

(44 citation statements)

References 39 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…An effective phenomenological description of the dopant diffusion is still lacking for field-assisted migration of multivalent species: the diffusion coefficients and so the activation energies depend on the local ionic concentration, which is related to the local structure modification. The migration of the ions is expected to be governed by the dynamics of the diffusion, while the chemistry of oxoreductive equilibrium should play a negligible role, as already observed in the case of copper [8].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 75%

“…The diffusion coefficients therefore come to depend on the local concentration [18], giving rise to correlation effects between ionic fluxes similar to a mixed-alkali effect, where the transport parameters of the ion species may dramatically depend on the concentration [19,20]. The Au electro-assisted migration presented in this work cannot be described by the phenomenological approaches developed for describing other ion-exchange processes [8,21]. In fact, models usually assume the local charge neutrality, based on the constancy of the overall ionic concentration throughout the modified layer.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 96%

“…The shape of the diffusion profiles evidenced that even with such simple expression a diffusion coefficient dependent on the concentration is needed, with an exponential decrease D(x) = D 0 exp(− c(x)), with the dependence related to a concentration-dependent activation energy [8]. The decrease is actually due to stronger rearrangement at high gold concentrations, leading to the formation of a network where the gold diffusivity is lower.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

Diffusion behavior of transition metals in field-assisted ion-exchanged glasses

et al. 2006

View full text Add to dashboard Cite

The use of ion-exchange techniques for doping silicate glasses with transition metals has attracted much attention in the last decades for its potential in several applications, namely, light waveguides technology, luminescent materials, and for the possibility to realize systems in which metal nanocluster formation is controlled by suitable post-exchange techniques. In this framework, the control of metal distribution inside the glass is a central issue for both the understanding of the incorporation process and for the definition of effective preparation protocols. In this experiment, metallic films (Ag, Cu, Au, Co) were deposited onto the substrates by the rf-sputtering technique. Metal ions then penetrate to substitute glass alkali by means of field-assisted ion-exchange, realized at different temperature and electric field values. In particular, we present in this paper the Au doping of silicate glasses, successfully realized for the first time with this method. The gold diffusion profiles, as measured by Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS), indicate that the migration depends on the experimental parameters (temperature and electric field), but also on the local structure, as well as on chemical phenomena occurring at the metal/glass interface.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 75%

Section: Resultsmentioning

confidence: 96%

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Diffusion behavior of transition metals in field-assisted ion-exchanged glasses

et al. 2006

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The comparison of the measured data with self diffusion coefficients from literature is scarcely possible, however, some data on interdiffusion coefficients, obtained from ion exchange reactions Na + /Cu + have been published [40][41][42]. Frischat et al [40] studied the ion exchange process in a glass with the composition 31.8Na 2 O Á 5.8Al 2 O 3 Á 62.4SiO 2 and found an interdiffusion coefficient of 1.63Â10 À9 cm 2 s À1 at T g (477°C).…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Redox behavior and diffusion of copper in soda-lime-silica melts

Kaufmann¹,

Rüssel²

2008

Journal of Non-Crystalline Solids

View full text Add to dashboard Cite

“…В случае ИО, несмотря на то, что расплав солей содержит ионы Cu 2+ , ИО происходит преимущественно между одновалентными ионами Cu + ↔ Na + , так как подвижность ионов Cu 2+ в стекле существенно меньше, чем подвижность ионов Cu + [20]. Профили концентрации ио-нов меди, введенной методом ИО, описанные в [21,22], подтверждают увеличение концентрации одно-валентных катионов меди и уменьшение концентрации натрия в поверхностных слоях образцов. Ионы двухвалентной меди образуют тонкий слой на поверхности стекла в результате ИО Cu 2+ ↔ 2Na + .…”

unclassified

Formation of luminescent optical waveguides in silicate glass matrix by the ion-exchange technique

Алексеевич¹,

Иванович²,

Валентинович³

et al. 2015

Naučno-teh. vestn. inf. tehnol. meh. opt.

View full text Add to dashboard Cite

Язык статьи -русский Ссылка для цитирования: Дёмичев И.А., Сидоров А.И., Никоноров Н.В., Шахвердов Т.А. Формирование люминесцентных опти-ческих волноводов в силикатном стекле при вводе ионов меди методом ионного обмена // Научно-технический вестник информа-ционных технологий, механики и оптики. 2015. Том 15. № 1. С. 54-59Аннотация. Представлены спектры поглощения и люминесценции щелочно-силикатных стекол с ионами меди, введен-ными в приповерхностные слои стекла методом ионного обмена, для разных режимов ионного обмена. Показано, что при вводе в стекло ионов меди из расплава соли двухвалентной меди при температурах 550-600 °С восстановительные процессы в приповерхностном слое стекла приводят к переходу части двухвалентной меди в одновалентное и ней-тральное состояние, и непосредственно в ионообменном процессе участвуют ионы Cu + и Na + . Появление в приповерх-ностном слое стекла нейтральных атомов меди способствует формированию субнаноразмерных молекулярных класте-ров меди Cu n . Показано, что волноводный слой, возникший в приповерхностном слое стекла в результате ионного об-мена, обладает люминесценцией в видимой области спектра при возбуждении люминесценции ультрафиолетовым из-лучением. При этом вклад в люминесценцию вносят ионы Cu + , молекулярные кластеры Cu n и димеры Cu + -Cu + . В про-цессе высокотемпературного ионного обмена (600 °С) наблюдается смещение равновесия процессов формирования и разрушения молекулярных кластеров меди Cu n . Так, при длительности 1 ч имеет место разрушение, а при длительности около 18 ч, а также менее 30 мин -формирование. Ионный обмен длительностью 18,5 ч приводит к образованию в мат-рице значительного количества ионов двухвалентной меди Cu 2+ . Ключевые слова: ионный обмен, медь, щелочно-силикатное стекло, люминесценция, люминесцентный волновод. Благодарности. Работа выполнена при государственной финансовой поддержке Российского научного фонда (Со-глашение № 14-23-00136). Mechanics and Optics, 2015, vol. 15, no. 1, pp. 54-59 (in Russian) Abstract. We present spectra of the alkali-silicate glasses with copper ions in near-surface area, introduced by ion exchange of different temperature and duration. It is shown that the reduction of Cu 2+ in the near-surface area causes existence of Cu + and neutral atoms in glass after the ion-exchange in divalent salt. The ion-exchange itself involves only Cu + and Na + ions. The formation of subnanometer clusters Cu n is due to neutral copper atoms staying in near-surface zone. We have shown that the waveguide layer in near-surface area, made by ion-exchange, has а visible luminescence with the excitation by UVradiation. At the same time, the contribution to luminescence is made by Cu + ions, molecular clusters Cu n and by dimers Cu + -Cu + . During the high-temperature ion-exchange at 600 °С the formation and destruction equilibrium shift of molecular clusters Cu n can be seen. An hour ion-exchange leads to molecular clusters Cu n destruction, while at time periods less than 30 min and around 18 hours it leads to the formation of Cu n...

show abstract

Copper diffusion in ion-exchanged soda-lime glass

Cited by 48 publications

References 39 publications

Diffusion behavior of transition metals in field-assisted ion-exchanged glasses

Diffusion behavior of transition metals in field-assisted ion-exchanged glasses

Redox behavior and diffusion of copper in soda-lime-silica melts

Formation of luminescent optical waveguides in silicate glass matrix by the ion-exchange technique

Contact Info

Product

Resources

About