Корзина
Ваша корзина пуста!
Это никогда не поздно исправить :)
Алюминаты YAlO3: иттрий-алюминиевый гранат и родственные фазы
Соединение YAlO3 — алюминат иттрия со структурой перовскита (пространственная группа Pbnm), относящийся к классу сложных оксидов. В технической керамике и оптике под этим составом чаще фигурирует иттрий-алюминиевый гранат Y3Al5O12 (YAG), тогда как собственно орторомбический YAlO3 (YAP) применяется как матрица для лазерных кристаллов, легированных Nd3+, Yb3+, Tm3+. Температура плавления YAP — около 1875 C, плотность — 5,35 г/см, ширина запрещённой зоны — 7,9 эВ.
Фазовый состав и легирование
Синтез ведут твердофазным спеканием оксидов Y2O3 и Al2O3 при 1600–1750 C либо методом Чохральского из расплава в вольфрамовых тиглях. Легирующие добавки вводят в шихту до 1 ат. %:
- Nd:YAlO3 — генерация на длине волны 1079 нм, 1342 нм;
- Yb:YAlO3 — диодная накачка 940–980 нм, фемтосекундные импульсы;
- Tm:YAlO3 — эмиссия 1,9–2,0 мкм для медицинских лазеров;
- Ce:YAlO3 — сцинтилляционные элементы, время высвечивания 30 нс.
Технические параметры
| Параметр | YAlO3 (YAP) | Y3Al5O12 (YAG) | Единица | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| Температура плавления | 1875 | 1970 | C | ДТА |
| Теплопроводность | 11 | 10,5 | Вт/(мК) | лазерная вспышка |
| Показатель преломления nd | 1,94 | 1,82 | — | призма |
| Микротвёрдость | 1300 | 1400 | HV | Виккерс |
Применение в оборудовании
Монокристаллы YAP используются в активных элементах твердотельных лазеров с ламповой и диодной накачкой, в оптических параметрических генераторах, в качестве подложек для эпитаксии ВТСП-плёнок. Поликристаллические алюминаты иттрия востребованы в качестве люминофорных матриц в светодиодных сборках, в составе теплозащитных покрытий камер сгорания газотурбинных установок, в качестве изоляторов в высокотемпературных датчиках. В металлургии алюминат иттрия применяют как компонент шлакообразующих смесей при непрерывной разливке стали.
Вопросы и ответы
Чем YAlO3 отличается от YAG?
YAlO3 кристаллизуется в орторомбической сингонии (перовскит), Y3Al5O12 — в кубической (гранат). YAP имеет более высокий показатель преломления и естественное двулучепреломление, что позволяет использовать его без поляризаторов.
Какие легирующие ионы применяют в YAP?
Наиболее распространены Nd3+, Yb3+, Tm3+, Er3+, Ce3+. Концентрация активатора обычно составляет 0,5–1,5 ат. % по отношению к иттрию.
Какова стойкость YAlO3 к термоудару?
Кристаллы YAP выдерживают кратковременный нагрев до 1600 C без разрушения, однако при резком охлаждении возможны микротрещины из-за анизотропии КТР (a 4,910–6 К–1, c 10,810–6 К–1).
Где закупают алюминаты иттрия?
Монокристаллы и поликристаллические порошки поставляют специализированные производители оптических материалов; чистота порошков — 99,99 % по металлам, дисперсность — 0,5–3 мкм.