Соли металлов YbF3 в Минске

Соли металлов YbF3 — фторид иттербия(III) для оптических и лазерных систем

YbF (фторид иттербия(III)) — неорганическое соединение редкоземельного металла иттербия с фтором, относящееся к классу фторидов РЗЭ. В промышленной практике YbF поставляется в виде порошка высокой чистоты (99,9–99,99 %) с контролируемым гранулометрическим составом. Материал характеризуется температурой плавления 1152 C, плотностью 8,17 г/см и низкой гигроскопичностью, что определяет его применение в вакуумных технологиях напыления.

Технические характеристики и чистота

Ключевой параметр YbF — содержание основного вещества и примесей. Для оптических применений требуется чистота не ниже 99,99 % с лимитированием примесей переходных металлов (Fe, Cu, Ni, Cr) на уровне 1–5 ppm. Гранулометрический состав порошка варьируется в диапазоне 0,5–10 мкм для испарительных процессов и 10–50 мкм для методов ионно-плазменного напыления.

Фторид иттербия(III) проявляет стабильность на воздухе до 400 C, при дальнейшем нагреве возможно частичное окисление с образованием оксифторидов. В вакуумных условиях при температуре 1200–1400 C YbF сублимирует без разложения, что позволяет формировать плёнки с воспроизводимым стехиометрическим составом.

Применение в оптической промышленности

Основная область использования YbF — производство просветляющих и отражающих покрытий для ИК-оптики. Материал применяется в многослойных интерференционных структурах, работающих в спектральном диапазоне 1–12 мкм. В сочетании с ZnS, ZnSe и Ge фторид иттербия обеспечивает низкий показатель преломления (n 1,5 на длине волны 10,6 мкм), что необходимо для создания широкополосных просветляющих покрытий на подложках из германия и селенида цинка.

Технологические процессы нанесения YbF включают:

• электронно-лучевое испарение в вакуумных установках с остаточным давлением 10–10 Па;
• резистивное испарение из молибденовых и вольфрамовых лодочек;
• ионно-ассистированное осаждение для уплотнения структуры плёнки;
• магнетронное распыление мишеней из YbF.

Лазерные и люминесцентные среды

Иттербий в степени окисления +3 является активным ионом для твердотельных лазеров, работающих в диапазоне 1030–1080 нм. YbF используется как легирующая добавка при синтезе фторидных лазерных кристаллов и керамик, в частности в матрицах CaF, SrF и BaF. Концентрация легирования Yb в таких средах составляет 1–30 ат. %, что обеспечивает эффективное поглощение накачки диодных лазеров с длиной волны 940–980 нм.

В люминесцентных составах YbF выступает сенсибилизатором для ионов Er, Tm и Ho, обеспечивая ап-конверсионные процессы преобразования ИК-излучения в видимый диапазон. Такие материалы применяются в биомедицинской диагностике, фотоэлектрических преобразователях и устройствах отображения информации.

Сравнение с другими фторидами РЗЭ

Условия хранения и требования безопасности

YbF относится к малоопасным веществам (класс опасности IV), однако при работе с порошком необходимо применять средства индивидуальной защиты органов дыхания и кожных покровов. Хранение осуществляется в герметичной таре в сухих помещениях при температуре 15–25 C и относительной влажности не более 60 %. Срок хранения при соблюдении условий — 24 месяца с даты изготовления.

При вакуумном напылении фторид иттербия не требует дополнительного введения реакционного газа, что упрощает контроль толщины плёнки методом кварцевого резонатора. Скорость осаждения для оптических покрытий составляет 0,5–2,0 нм/с, равномерность толщины на подложках диаметром до 200 мм — 2 %.

Вопросы и ответы