高摻雜濃度的摻錳鋁酸鎂透明陶瓷的制備及其物性研究.pdf

1、自Ikesue等人于1995年首次制備出透明陶瓷Nd：YAG激光材料以來，并實(shí)現(xiàn)激光輸出后，透明激光材料引起了人們的極大興趣，現(xiàn)已制備出很多種激光材料，但到目前為止，可見波段透明陶瓷激光材料的還未引起足夠的重視。本文研究了一種可用于可見波段的激光材料一摻錳鋁酸鎂(Mn：MgAl<,2>O<,4>)透明陶瓷。據(jù)作者目前所掌握的資料，關(guān)于摻錳鋁酸鎂粉體和透明陶瓷的研究還鮮有報(bào)道；制備了具備不能摻雜濃度的摻錳鋁酸鎂粉體和透明陶瓷，通過對樣品的

2、表征及光學(xué)性質(zhì)分析，初步確定了最佳摻雜濃度，并討論了其發(fā)光機(jī)制。 實(shí)驗(yàn)中，以分析純NH<,4>Al(SO<,4>)<,2>·12H<,2>O和MgSO<,4>·7H<,2>O，以及適量摻雜劑MnSO<,4>·H<,2>O為原料，根據(jù)產(chǎn)物的化學(xué)式Mn<,x>Mg<,1-x>Al<,2>O<,4>稱取原料，利用高溫焙燒法制備了具有一系列摻雜濃度的摻錳鋁酸鎂粉體。然后用真空燒結(jié)(燒結(jié)溫度為1750℃，保溫時(shí)間為2小時(shí))制備出了相應(yīng)的摻

3、錳鋁酸鎂陶瓷并對部分樣品進(jìn)行了熱等靜壓后處理(1650℃，200MPa，2h)。通過X射線衍射(XRD)、掃描電境(SEM)等測試分析手段，測試分析了制備的陶瓷的物相組成，陶瓷的斷口形貌等。同時(shí)利用紫外一可見分光光度計(jì)及熒光分光光度計(jì)等測試分析手段對陶瓷在紫外一可見波段的透過譜和光熒光譜進(jìn)行了測試分析。 制備出的摻錳鋁酸鎂陶瓷呈兩種顏色：綠色和褐色。當(dāng)摻雜濃度低于10％ 時(shí)，樣品呈綠色，且其顏色隨著摻雜濃度的增加而加深。

4、當(dāng)摻雜濃度提高至14％時(shí)，其顏色由綠色轉(zhuǎn)變成褐色，其顏色亦隨著摻雜濃度的增加而加深。XRD分析表明，呈綠色的樣品僅存在尖晶石相，無雜相；而呈褐色的樣品除有尖晶石相以外，還存在一新相Mg<,0.9>Mn<,0.1>O。通過對具有不同摻雜濃度的樣品的微觀形貌和透過性質(zhì)的測試分析得到以下結(jié)果：由于存在很多晶內(nèi)、晶間氣孔、氣泡等，真空燒結(jié)制備的摻錳鋁酸鎂透明陶瓷樣品在紫外.可見波段透過率較低；通過熱等靜壓處理后，其透明度仍未能得到很大的改善；樣

5、品在400-500nm范圍內(nèi)有兩個(gè)相對強(qiáng)的吸收峰，且當(dāng)摻雜濃度大于5at％時(shí)，在270nm、357nm和382nm處也有微弱的吸收峰，這些吸收峰強(qiáng)度比較弱的原因是與這些吸收峰對應(yīng)的躍遷都是自旋禁阻的，躍遷幾率比較小。 光熒光譜測試結(jié)果表明，在520nm附近觀察到樣品的一個(gè)強(qiáng)的發(fā)射峰，對應(yīng)于躍遷<'4>T<,1>(<'4>G)→<'6>Al，摻雜濃度為10at％的樣品的該發(fā)射峰最強(qiáng)，當(dāng)摻雜濃度達(dá)到14at.％時(shí)，該發(fā)射峰強(qiáng)度急劇下