氧化釔陶瓷
氧化釔(Y2O3)為立方結構,熔點高,化學和光化學穩(wěn)定性好,光學透明性范圍較寬,聲子能量低,容易實現(xiàn)稀土離子的摻雜。其具有卓越的等離子體抗性,對于務必避免顆粒污染的半導體加工設備應用而言是理想之選,因為它能降低設備維護要求,從而提高生產力。
氧化釔透明陶瓷具有優(yōu)異的光學和熱學性能,是一種有較高應用價值的功能材料,在高溫窗口、紅外頭罩、發(fā)光介質(閃爍、激光和上轉換發(fā)光)及半導體行業(yè)具有潛在的應用價值,現(xiàn)已成為單晶的可替代材料。
氧化釔的物理化學性質的主要特點
①熔點高,化學和光化學穩(wěn)定性好,光學透明性范圍較寬(0.23~8.0μm);
②在1050nm處,其折射率高達1.89,使其具有80%以上的理論透過率;
③氧化釔具有足以容納大多數(shù)三價稀土離子發(fā)射能級的、較大的異帶到價帶的有效裁剪,從而實現(xiàn)其應用的多功能化;
④聲子能量低,其最大聲子截止頻率大約為550㎝-1,低的聲子能量可以抑制無輻射躍遷的幾率,提高輻射躍遷的幾率,從而提高發(fā)光亮子效率;
⑤熱導率高,約為13.6W/(m·K),高的熱導率對其作為固體激光截止材料極為重要。
上述特性使得氧化釔透明陶瓷在高溫窗口、紅外探測、發(fā)光介質、半導體行業(yè)具有潛在應用價值。
氧化釔透明陶瓷的燒結
氧化釔透明陶瓷的制備主要涉及粉體和燒結技術兩個方面:
在粉體方面,有些是直接采用商業(yè)化的高純度粉體為原料,有些則是采用濕化學法、氣相法等合成的粉體;
在燒結方面,目前所報道的由熱壓燒結、熱等靜壓燒結、真空燒結和氫氣氛燒結(干氫、濕氫),其致密化機理可以概括為純固相高溫燒結、液相燒結/瞬時液相燒結、壓力輔助燒結和固溶活化燒結。為了提高氧化釔透明陶瓷的光學質量和降低燒結溫度,一般都需要多種燒結方式聯(lián)合使用。
氧化釔透明陶瓷的應用研究方向 (文獻資料限制,內容有限)
氧化釔因優(yōu)異的物理化學性質被潛在開發(fā)于:導彈的紅外窗口和球罩、可見和紅外透鏡、高壓氣體放電燈、陶瓷閃爍體以及陶瓷激光器等領域中。
①高壓氣體放電燈燈管:氧化釔具有立方相結構,光學性能各向同性,化學穩(wěn)定性高,能耐金屬鈉蒸氣和其他金屬鹵化物蒸氣腐蝕,將其用于高強度氣體放電燈領域一直是研究人員努力的方向,雖有進展,但距離實際應用推廣還存在技術成本等因素限制。
②窗口材料:在3~5μm具有良好光學透過性能的材料在軍事領域具有重要的應用,盡管研究人員在實驗室通過各種燒結工藝成功研制出過透過率較好的氧化釔透明陶瓷,但是由于目前商業(yè)納米氧化釔粉體含有的雜質較多,其光學性能尚無法滿足實際的應用需求。