稀土掺质YAG（YSGG）纳米材料的制备及性能的研究

作     者：李战发 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：袁多荣

授予年度：2006年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：YAG(YSGG)纳米材料 溶胶-凝胶法 YAG陶瓷材料 光谱和热学性质 

摘      要：YAG(YSGG)晶体是当前广泛应用的、最重要的激光基质材料。目前，这类石榴石稀土掺质的晶体多是用提拉法生长出来的，这种方法成本高昂、工艺复杂、速度慢，生长周期长、掺杂浓度低，且难于制备掺杂均匀的大尺寸单晶。由于受到尺寸的限制，激光输出功率也难以提高，其更广阔的应用受到一定限制。 2000年，日本电通迅大学激光科学研究所***等人首次报道了利用高质量的Nd：YAG透明陶瓷材料研制的阵列式激光器，其斜率效率高达55.2％，光-光转换效率为52.7％，可与Nd：YAG晶体激光器的效率相比拟。 制备性能优良的透明陶瓷材料，首要条件是具有高质量的粉料，即粒度均匀、化学纯度高、分散性好的纳米粉料。为此，高质量的纳米粉料的制备就成为制备透明陶瓷的关键;同时，高质量的纳米粉也是高质量单晶生长的最好原料。 本文对YAG(YSGG)相关的纳米材料及制备技术进行了大量的调研和分析，在此基础上，采用溶胶-凝胶法(Sol-gel method)制备了YAG和YSGG石榴石结构的纳米多晶粉体材料，以及稀土离子掺杂的YAG和YSGG纳米多晶粉体材料的研制;通过不同的表征手段研究了热处理温度与微结构及性能的关系，得到了一些创新性成果。 本论文的主要研究内容和结论如下： 1．以Y(NO)·6HO、Al(NO)·9HO和柠檬酸为原料，采用溶胶-凝胶法首先制备了YAG的凝胶，进行了不同温度下热处理。X-ray衍射表明在900℃时就已经形成结晶良好的YAG纳米粉体。用该方法合成YAG粉体的温度远远低于固相反应所需的温度(1600℃);红外光谱研究表明在400-800cm范围内出现了对应于晶胞的孤立[AlO]四面体和孤立[AlO]八面体的特征吸收峰，这是YAG的特征峰，也证明了YAG相的形成;通过透射电镜观察表明在900℃时，纳米颗粒尺寸长度约为80nm，随着热处理温度的升高颗粒尺寸长大。 2．采用溶胶-凝胶法，以Y(NO)·6HO、Al(NO)·9HO和Er(NO)·5HO