透明(ming)結(jie)晶(jing)釔鋁(lv)石榴(liu)石(YAG; Y3Al5O12)由于它作為固態激光(guang)磷光(guang)體(ti)主(zhu)體(ti)材料(liao)的重要性(xing)受到了(le)廣(guang)泛的關注(zhu).商業YAG材料(liao)通(tong)常(chang)是單(dan)晶(jing)體(ti),其通(tong)過從熔(rong)體(ti)定向凝固而生(sheng)長并且表(biao)現出優異的光(guang)學性(xing)能.然而,這樣的單(dan)晶(jing)在尺(chi)寸和形狀,較大化學摻雜水平(ping)和晶(jing)體(ti)生(sheng)長速(su)度方面(mian)受到限制,這意(yi)味(wei)著高生(sheng)產成本(ben).近期,透明(ming)YAG陶瓷證明(ming)了(le)它們在包(bao)括光(guang)學,電子和閃爍裝置等領域(yu)中有(you)著重要的應用(yong).

    【成果簡介】

    近日,中國科學(xue)院過程工程研究(jiu)所(suo)(suo)李建強、法(fa)國奧爾良(liang)大學(xue)Mathieu Allix(共同通訊)等(deng)人通過Y2O3 -Al2O3大塊玻璃的(de)(de)(de)(de)(de)無壓納(na)(na)米(mi)結(jie)晶(jing)來簡單地制(zhi)造透(tou)明YAG基陶(tao)(tao)瓷.所(suo)(suo)得陶(tao)(tao)瓷呈現(xian)由(you)YAG納(na)(na)米(mi)晶(jing)體(77?wt%)組成的(de)(de)(de)(de)(de)納(na)(na)米(mi)結(jie)構,所(suo)(suo)述YAG納(na)(na)米(mi)晶(jing)體由(you)小的(de)(de)(de)(de)(de)Al2O3結(jie)晶(jing)域(23?wt%)分開.這(zhe)些(xie)YAG-Al2O3納(na)(na)米(mi)陶(tao)(tao)瓷的(de)(de)(de)(de)(de)硬度(du)比YAG單晶(jing)高10%. 當摻雜(za)Ce3+時(shi),YAG-Al2O3陶(tao)(tao)瓷的(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)子效率為(wei)87.5%.這(zhe)些(xie)機械和(he)光學(xue)特性的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)合,以及其簡單,經濟和(he)創新的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)備方法(fa),可以推(tui)動技術(shu)相關(guan)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)發展,在(zai)廣泛的(de)(de)(de)(de)(de)光學(xue)領域有潛在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong),如透(tou)鏡,寶石、磷光體轉換器和(he)激光二(er)極管等(deng).相關(guan)成果以題(ti)為(wei)"Pressureless glass crystallization of transparent yttrium aluminum garnet-based nanoceramics"發表在(zai)了Nat. Commun.上.

    圖1 透(tou)明YAG-Al2O3復合納米陶瓷

    Nat. Commun.:透明釔鋁石榴石基納米陶瓷的無壓玻(bo)璃結晶

    a)明場TEM顯微圖片

    b)由26 Y2O3-74Al2O3玻璃結(jie)晶的YAG-Al2O3陶(tao)瓷(ci)的X射線衍射

    c)YAG-Al2O3陶瓷的HRTEM顯(xian)微圖片

    d)YAG-Al2O3陶瓷(ci)的UV-VIS-NIR和MIR區域的透(tou)射光譜

    圖2 YAG-Al2O3陶瓷納米結構(gou)的TEM研究(jiu)

    Nat. Commun.:透明釔(yi)鋁石(shi)榴(liu)石(shi)基納米陶(tao)瓷的無(wu)壓(ya)玻璃結晶

    a)YAG-Al2O3陶(tao)瓷的STEM-HAADF圖像(xiang)

    b)相同YAG-Al2O3陶(tao)瓷(ci)的HRTEM顯微圖片

    c,d)STEM-EDX陽離(li)子(zi)(c)組成分布圖(tu)和(d)元素圖(tu)

    圖3 YAG-Al2O3納(na)米陶瓷的力學和光學性能

    Nat. Commun.:透明(ming)釔鋁石(shi)榴(liu)石(shi)基納(na)米陶瓷的無壓玻(bo)璃結晶

    a)AY26陶瓷的典型載荷(he)-位(wei)移曲線

    b)光(guang)致發光(guang)激發和發射光(guang)譜(pu)

    c)YAG-Al2O3陶(tao)瓷的顏色坐(zuo)標

   ; d)基于YAG-Al2O3陶(tao)瓷的WLED圖片(pian)

    小結

    該工(gong)作用74mol%的(de)(de)(de)Al2O3-26mol%的(de)(de)(de)Y2O3玻(bo)璃,通過無(wu)壓(ya)力和完全結(jie)晶的(de)(de)(de)方(fang)式合(he)成(cheng)了(le)全致密的(de)(de)(de)YAG-Al2O3復合(he)納米陶(tao)瓷(ci).這些(xie)機械(xie)和光學特性的(de)(de)(de)結(jie)合(he),以及其簡單(dan),經濟和創新的(de)(de)(de)制備方(fang)法,可以推動技術(shu)相關材料的(de)(de)(de)發展,在光學領域(yu)有廣泛的(de)(de)(de)應(ying)用.