尖晶石型γ-AlON透明陶瓷的紫外輻照及光學性能研究.pdf

1、氮氧化鋁（γ-AlON）透明陶瓷是一種重要的尖晶石結構材料，由于非化學計量比特點，γ-AlON晶體中包含大量的缺陷微結構，對材料性能產生顯著影響。目前，人們對γ-AlON缺陷微結構的研究較少，對于γ-AlON材料性能的報導存在較大差異。本課題采用紫外輻照和退火處理等方法，利用光催化反應儀、熒光分光光度計和熱釋光光譜儀等檢測設備，對γ-AlON材料中的缺陷微結構及其形成機理進行了詳細的研究，具體內容和主要結論如下：
　　（1）γ-A

2、lON粉體為純凈的尖晶石結構，尺寸分布300~900nm，平均粒經約580nm，無團聚現(xiàn)象，禁帶寬度5.2eV，內含大量的鋁空位等缺陷。γ-AlON粉體在2h內，對甲基橙溶液（10mg/L）紫外降解率達到92％。分析表明：γ-AlON晶體中缺陷能級電子躍遷形成的電子-空穴對，在大量缺陷阱輔助作用下有效分離，與甲基橙分子反應并將其降解；
　?。?）γ-AlON透明陶瓷紫外（汞燈）輻照15min后，樣品由無色變?yōu)樗{紫色；其透過光譜中5

3、50nm處出現(xiàn)明顯光吸收，與輻照樣品呈現(xiàn)藍紫色相一致。樣品中鋁空位等缺陷產生的誘導色心，隨退火過程表現(xiàn)出一定的遷移性，250℃低溫退火即可將其“漂白”；
　　（3）γ-AlON晶體缺陷形成機理為：[Al24O24N8]+3/2O2→[Al23O27N5]+3[ON]+[VAl″′]，主要缺陷結構為VAl″′和ON，理論濃度1/56。VAl″′和ON在靜電作用下形成[VAl″′-ON]″、[ON-VAl″′-ON]′和[VAl″′-

4、3ON]等缺陷簇，它們是樣品出現(xiàn)輻照誘導著色的根源；
　?。?）γ-AlON透明陶瓷在紫外（371nm）和可見光范圍（707nm）內均表現(xiàn)出明顯的熒光特性，起源于[VAl″′-ON]″、[ON-VAl″′-ON]′和[VAl″′-3ON]等缺陷能級。分析表明：γ-AlON晶體結構穩(wěn)定，高溫退火處理只影響缺陷擴散運動，表述為：[VAl″′-3ON][ON-VAl″′-ON]′+ON[VAl″′-ON]″+2ONVAl″′+3ON，從