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)光機制。 實驗中，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℃，保溫時間為2小時)制備出了相應(yīng)的摻

3、錳鋁酸鎂陶瓷并對部分樣品進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。同時利用紫外一可見分光光度計及熒光分光光度計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，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，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)有兩個相對強的吸收峰，且當(dāng)摻雜濃度大于5at％時，在270nm、357nm和382nm處也有微弱的吸收峰，這些吸收峰強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強的發(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，當(dāng)摻雜濃度達到14at.％時，該發(fā)射峰強度急劇下