利用掺Ho,Tm稀土离子的YAG纳米粉体制备透明陶瓷

本文通过碳酸盐共沉淀法合成了掺Ho,Tm稀土离子的YAG纳米粉体,并利用粉体制备了YAG透明陶瓷.借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品进行了结构表征.结果表明,由碳酸盐共沉淀法,经高温1000℃烧结后,合成的纳米粉体颗粒粒径分布均一,满足制备透明陶瓷条件,该粉体经干压成型后,可得到透明的Ho,TmYAG陶瓷.由荧光测试结果分析可知,在2.01μm(2010 nm)处Ho,TmYAG陶瓷能稳定地发出激光,经透过率检测,陶瓷的透过率约为84.57%,透过率完全符合能发出激光的要求.SEM检测表明,陶瓷表面结构致密,作为基质材料可稳定持续地发出激光.

Ce^(3+)–Eu^(3+)共掺Y_(3)Al_(5)O_(12)透明陶瓷荧光性能

Y3Al5O12:Ce^(3+)(YAG:Ce^(3+))发射谱中红光成分的不足导致了白光LED色温偏高且显色性较差,一种解决方案是引入能发射红光的激活离子与Ce^(3+)共掺杂以使YAG:Ce^(3+)发射谱红移。本工作报道了Ce^(3+)–Eu^(3+)共掺Y_(3)Al_(5)O_(12)(YAG:Ce^(3+)/Eu^(3+))透明陶瓷的制备、结构和荧光性能。该材料体系在Eu含量高达25%时仍保持纯石榴石相结构,且Eu^(3+)的荧光猝灭浓度高达9%左右,比Pr^(3+)和Sm^(3+)等离子更适合用作YAG的红光发射激活剂。YAG:Ce^(3+)/Eu^(3+)透明陶瓷在蓝光(如442和466 nm)激发下的Ce^(3+)荧光发射随着Eu含量的增加而急剧下降,但在紫外光(363 nm)激发下Ce^(3+)的荧光衰减在一定程度上可被Eu^(3+)发射的增强所弥补,从而可以在保持较强荧光发射的同时使YAG:Ce^(3+)的发射光谱逐步红移到橙红光区。YAG:Ce^(3+)/Eu^(3+)透明陶瓷能够强烈吸收380~405 nm的近紫外光并将之高效转化为红光,且荧光光谱热稳定性优异,适合用作近紫外LED芯片激发的红光发射荧光材料。同时,荧光发射强度及发射谱中的不同发射峰的强度比值均随温度线性变化,在荧光温度计领域具有潜在的应用前景。

平面波导YAG/Yb:YAG/YAG透明陶瓷的制备与离子扩散行为

以高纯Y_2O_3、α-Al_2O_3和Yb_2O_3粉体为原料,采用非水基流延成型并结合真空反应烧结制备了平面波导YAG/10%Yb:YAG/YAG(YAG=Y_3Al_5O_(12))透明陶瓷。通过扫描电子显微镜表征了原料粉体、流延膜、素坯和陶瓷的微观形貌。采用分光光度计测试了陶瓷的直线光透过率。采用X射线能谱线扫描测试了Y和Yb元素在陶瓷断面处的扩散分布。研究表明:流延成型工艺可以获得均匀致密的流延膜和素坯结构,并且1 775℃真空烧结30 h后的陶瓷样品在可见光波段的直线光透过率接近80%,在1 100 nm处透过率高达81.5%,其中Y和Yb离子的体扩散系数(Dv)分别是5.79×10^(–15)和7.16×10^(–15),晶界扩散系数(D_g)分别为2.25×10^(–7)和2.20×10^(–7)。

超重力场中熔融铸造透明YAG陶瓷的新技术

以超重力技术结合燃烧合成熔融铸造方法制备钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet,YAG)透明陶瓷材料。以Al/NiO/Y2O3为反应剂,诱发各组元间的燃烧合成反应后获得陶瓷(YAG)和金属(Ni)的混合熔体产物,随后利用2种熔体的密度差异,在超重力场中实现陶瓷熔体和金属熔体的彻底分离和陶瓷的快速凝固,制备出YAG透明陶瓷材料。目前,所制备的YAG透明陶瓷相对密度最高达到99.30%,晶粒尺寸30～50μm,并具有半透明效果。进一步优化超重力场与燃烧合成过程的耦合,有望发展成为一种快速制备透明陶瓷材料的新技术。

Nd：YAG透明陶瓷的制备及激光输出

用溶胶-凝胶法制备了Nd3+掺杂摩尔分数为2.7%的Nd:AG粉体。采用真空热压和热等静压相结合工艺制备了Nd:YAG透明陶瓷。测试了样品的显微结构、透过光谱、吸收光谱、荧光光谱和激光性能。结果表明:样品的晶粒尺寸为2～10μm,晶界处存在少量气孔;1.7mm厚样品1064nm波长的透过率为78%;样品808nm处吸收峰对应的吸收系数为27.5cm-1;808nm泵浦的主荧光峰位于1064nm,荧光寿命为135μs;LD端面泵浦尺寸3mm×3mm×1.5mm的样品获得了最大输出功率170mW的激光输出,光-光转换效率为8%,斜效率为13.8%。