Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Исследование влияния спекающих добавок и условий вакуумного спекания на оптические свойства керамики LuAG:Er 1 ат.%

Е.В. Медяник, Ф.Ф. Малявин, В.А. Лапин, А.А. Кравцов, В.Е. Супрунчук, Л.В. Тарала

ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.229

Оригинальная статья

Аннотация: В данной работе были изготовлены керамические образцы на основе лютеций-алюминиевого граната легированного эрбием (содержанием 1 ат. %). При изготовлении керамического материала был выбран метод химического осаждения. Проведено исследование влияния двух типов спекающих добавок – MgO и CaO на микроструктуру и оптические свойства керамических образцов, полученных при температурах вакуумного спекания 1800, 1850, 1875°С. В статье подробно рассмотрено, как изменяется микроструктура и оптическое пропускание керамики со спекающими добавками MgO и CaO при различных температурах вакуумного спекания. Установлено, что оксид магния позволяет достичь более высокой оптической прозрачности керамики (около 80%), в то время как оксид кальция более эффективно способствует подавлению роста зерен. Повышение температуры спекания для образцовс MgO от 1800 до 1850°С способствовало увеличению светопропускания образцов от 10 до 80% и росту размера зерен от 1,80 до 3,03 мкм, в то время как для образцов с CaO подобного явления не наблюдалось, образцы полученные при температурах спекания 1850 и 1875°С обладали приблизительно одинаковой микроструктурой, содержащей остаточную микропористость.

Ключевые слова: лютеций-алюминиевого граната легированного эрбием, оптическая керамика, спекание, коэффициент светопропускания, люминесценция

  • Медяник Евгений Викторович – научный сотрудник сектора спекания керамики научно- исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно- лабораторного комплекса чистых зон, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Малявин Федор Федорович – заведующий сектором спекания керамики научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Лапин Вячеслав Анатольевич – к.т.н., старший научный сотрудник сектора физико-химических методов исследования и анализа научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред, научно-лабораторный комплекс чистых зон, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Кравцов Александр Александрович – к.т.н., заведующий сектором синтеза нанопорошков научно- исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Супрунчук Виктория Евгеньевна – к.х.н., старший научный сотрудник, сектор синтеза нанопорошков научно-исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред научно- лабораторного комплекса чистых зон, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Тарала Людмила Викторовна – научный сотрудник сектора синтеза нанопорошков научно- исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

Ссылка на статью:

Медяник, Е.В. Исследование влияния спекающих добавок и условий вакуумного спекания на оптические свойства керамики LuAG:Er 1 ат.% / Е.В. Медяник, Ф.Ф. Малявин, В.А. Лапин, А.А. Кравцов, В.Е. Супрунчук, Л.В. Тарала // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 229-238. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.229.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Wang, S.F. Transparent ceramics: processing, materials and applications / S.F. Wang, J. Zhang, D.W. Luo et al // Progress in Solid State Chemistry. – 2012. – V. 41. – I. 1-2. – P. 20-54. DOI: 10.1016/j.progsolidstchem.2012.12.002.
2. Kravtsov, A.A. Optical and luminescent properties of quasi-stoichiometric YAG: Cr3+ ceramics / A.A. Kravtsov, V.A. Tarala, F.F. Malyavin et al. // Journal of the European Ceramic Society. – 2023. – V. 43. – I. 15. – P. 7085-7095. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2023.07.058.
3. Jiang, N. Fabrication and laser performance of planar waveguide LuAG/Yb:LuAG/LuAG ceramics / N. Jiang, Y. Zhao, Z. Zhu et al. // Optical Materials. – 2019. – V. 89. – P. 149-156. DOI: 10.1016/j.optmat.2019.01.033.
4. Zhang, S. Passively Q-switched Er:LuAG laser at 1.65 μm using MoS2 and WS2 saturable absorbers / S. Zhang, L. Guo, M. Fan et al. // IEEE Photonics Journal. – 2017. – V. 9. – № 3. – P. 1-7. DOI: 10.1109/JPHOT.2017.2691740.
5. Esposito, L. Multilayered YAG-Yb:YAG ceramics: manufacture and laser performance / L. Esposito, J. Hostaša, A. Piancatelli et al. // Journal of Materials Chemistry C. – 2014. – V. 2. – I. 47. – P. 10138-10148. DOI: 10.1039/C4TC01544D.
6. Quan, J. Growth and fluorescence characteristics of Er:LuAG laser crystals / J. Quan, X. Yang, S. Long et al. // Journal of Crystal Growth. – 2019. – V. 507. – P. 321-326. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2018.11.037.
7. Zhou, T. Toward vacuum sintering of YAG transparent ceramic using divalent dopant as sintering aids: Investigation of microstructural evolution and optical property / T. Zhou, L. Zhang, Z. Li et al. // Ceramics International. – 2016. – V. 43. – I. 3. – P. 3140-3146. DOI: 10.1016/j.ceramint.2016.11.131.
8. Malyavin, F.F. Influence of the ceramic powder morphology and forming conditions on the optical transmittance of YAG:Yb ceramics / F.F. Malyavin, V.A. Tarala, S.V. Kuznetsov et al. // Ceramics International. – 2019. – V. 45. – I. 4. – P. 4418-4423. DOI: 10.1016/j.ceramint.2018.11.119.
9. Powder Diffraction File JCPDS-ICDD PDF-2 (Set 1-47). (Release, 2016). – Режим доступа: www.url: https://www.icdd.com/pdf-2. – 15.06.2024.
10. Muñoz-García, A.B. Antisite defects in Ce-doped YAG (Y3Al5O12): First-principles study on structures and 4f-5d transitions / A.B. Muñoz-García, Z. Barandiarán, L. Seijo // Journal of Materials Chemistry. – 2012. – V. 22. – I. 37. – P. 19888-19897. DOI: 10.1039/C2JM34479C.
11. Liu, B. Formation energies of antisite defects in Y3Al5O12: a first-principles study / B. Liu, M. Gu, X. Liu et al. // Applied Physics. – 2009. – V. 94. – I. 12. – P. 121910-1-121910-3. DOI: 10.1063/1.3109799.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒