人工晶体学报

作者：刘子玉, 郑雯雯, 冯亚刚, 叶君豪, 刘鹏, 杨现锋, 李江

单位：1.长沙理工大学材料科学与工程学院,长沙 410004;；2.中国科学院上海硅酸盐研究所透明陶瓷研究中心,上海 201899;；3.河南工业大学材料科学与工程学院,郑州 450001;；4.中国科学院大学材料与光电中心,北京 100049

关键词：Er∶Lu2O3,纳米粉体,两步烧结,透明陶瓷,微观结构,光学特性,

基金：国家重点研发计划项目重点专项(2023YFB3812000);湖南省自然科学基金青年项目(2024JJ6042)

Er∶Lu2O3透明陶瓷具有高热导率、高抗热震性能、良好的光谱特性和低制备温度等优势,是实现近、中红外波段高效率、高功率激光输出的候选固态增益介质之一。针对Er∶Lu2O3透明陶瓷的应用激光波段,探究Er3+掺杂浓度对陶瓷制备和性能的影响,对实现高品质Er∶Lu2O3陶瓷的研制非常关键。本文以共沉淀法合成Er∶Lu2O3纳米粉体,采用真空预烧结合热等静压(HIP)烧结工艺制备出Er∶Lu2O3透明陶瓷。研究表明,1 100 ℃煅烧的Er∶Lu2O3纳米粉体物相与立方相Lu2O3一致,10%Er掺杂浓度(原子数分数)粉体分散性更好。经过1 500 ℃预烧所得的0.3%和10%(原子数分数)Er∶Lu2O3陶瓷的平均晶粒尺寸分别为0.86和0.87 μm,相对密度分别为95.1%和96.2%。对应预烧陶瓷经过1 750 ℃ HIP后,在2 400 nm处直线透过率分别为71.6%和78.0%(厚度2.9 mm),其中,0.3%Er∶Lu2O3陶瓷残留较多气孔,在短波范围直线透过率锐降。计算了Er∶Lu2O3透明陶瓷的吸收和发射光谱,0.3%Er∶Lu2O3陶瓷在1.55 μm 波段具有更高的吸收、发射截面。

来源：2024年第11期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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