稀土摻質(zhì)YAG(YSGG)納米材料的制備及性能的研究.pdf

1、　　YAG(YSGG)晶體是當前廣泛應(yīng)用的、最重要的激光基質(zhì)材料。目前,這類石榴石稀土摻質(zhì)的晶體多是用提拉法生長出來的,這種方法成本高昂、工藝復(fù)雜、速度慢,生長周期長、摻雜濃度低,且難于制備摻雜均勻的大尺寸單晶。由于受到尺寸的限制,激光輸出功率也難以提高,其更廣闊的應(yīng)用受到一定限制。
　　2000年,日本電通迅大學(xué)激光科學(xué)研究所J.LU等人首次報道了利用高質(zhì)量的Nd：YAG透明陶瓷材料研制的陣列式激光器,其斜率效率高達55.2%,

2、光-光轉(zhuǎn)換效率為52.7%,可與Nd：YAG晶體激光器的效率相比擬。
　　制備性能優(yōu)良的透明陶瓷材料,首要條件是具有高質(zhì)量的粉料,即粒度均勻、化學(xué)純度高、分散性好的納米粉料。為此,高質(zhì)量的納米粉料的制備就成為制備透明陶瓷的關(guān)鍵；同時,高質(zhì)量的納米粉也是高質(zhì)量單晶生長的最好原料。
　　本文對YAG(YSGG)相關(guān)的納米材料及制備技術(shù)進行了大量的調(diào)研和分析,在此基礎(chǔ)上,采用溶膠-凝膠法(Sol-gel method)制備了YAG

3、和YSGG石榴石結(jié)構(gòu)的納米多晶粉體材料,以及稀土離子摻雜的YAG和YSGG納米多晶粉體材料的研制；通過不同的表征手段研究了熱處理溫度與微結(jié)構(gòu)及性能的關(guān)系,得到了一些創(chuàng)新性成果。
　　本論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　1.以Y(NO3)3·6H2O、Al(NO3)3·9H2O和檸檬酸為原料,采用溶膠-凝膠法首先制備了YAG的凝膠,進行了不同溫度下熱處理。X-ray衍射表明在900℃時就已經(jīng)形成結(jié)晶良好的YAG納米粉體。用該

4、方法合成YAG粉體的溫度遠遠低于固相反應(yīng)所需的溫度(>1600℃)；紅外光譜研究表明在400-800cm-1范圍內(nèi)出現(xiàn)了對應(yīng)于晶胞的孤立[AlO4]四面體和孤立[AlO6]八面體的特征吸收峰,這是YAG的特征峰,也證明了YAG相的形成；通過透射電鏡觀察表明在900℃時,納米顆粒尺寸長度約為80nm,隨著熱處理溫度的升高顆粒尺寸長大。
　　2.采用溶膠-凝膠法,以Y(NO3)3·6H2O、Al(NO3)3·9H2O和Er(NO3)3