[發明專利]一種氟氧化物玻璃陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 201210469219.7
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN102951844A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 張思念;黃藝東;黃建華;陳雨金;龔興紅;林炎富;羅遵度
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C03C10/16
• 分類號: C03C10/16;C09K11/86
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及固體激光材料領域，尤其是涉及摻鐠含氟磷酸鈣或氟磷酸鍶納米晶的透明氟氧化物玻璃陶瓷及其制備方法。

背景技術

鐠離子摻雜氟磷酸鈣或氟磷酸鍶單晶均具有較好的光譜性能（參見D.K.?Sardar?et?al.,?J.?Appl.?Phys.?95?(2004)?5334-5339）；但是，該類晶體熱機械性能較差，目前還沒有激光輸出的報道。

玻璃陶瓷是對玻璃進行晶化處理后，獲得的玻璃相和晶相共存的復合材料。通過控制晶化過程，可以獲得透明玻璃陶瓷。稀土摻雜透明玻璃陶瓷能夠結合稀土離子在晶相中好的光譜性能和玻璃本身良好的熱機械性能，且具有低成本、易得到異型材料等優點。制備該類材料的關鍵是稀土離子進入晶相且材料保持透明性。國際上目前還沒有摻鐠玻璃陶瓷實現激光輸出的報道。本發明通過調整組分和熱處理條件，可制備出摻鐠含氟磷酸鈣或氟磷酸鍶納米晶的氟氧化物玻璃陶瓷。該玻璃陶瓷在可見及紅外波段有較高的透過率，且鐠離子以較高比例進入氟磷酸鈣或氟磷酸鍶晶相中，具有高的發光量子效率。該玻璃陶瓷的藍光峰值發射截面比已實現藍色激光輸出的Pr³⁺:SrLaGa₃O₇晶體還高（參見M.?Malinowski?et?al.,?Opt.?Mater.?6?(1996)?305-312）。另外，其紅光峰值發射截面也很接近實現紅色激光輸出的Pr³⁺:YAlO₃晶體（參見T.?Danger?et?al.,?Appl.?Phys.?B?58?(1994)?413-42）。因此，摻鐠含氟磷酸鈣或氟磷酸鍶納米晶的氟氧化物玻璃陶瓷固體激光領域具有應用前景。

發明內容

本發明提出了摻鐠的含氟磷酸鈣或氟磷酸鍶納米晶的透明玻璃陶瓷的組分及其制備工藝，目的在于制備出熱機械性能穩定，可用于實現激光運轉的透明玻璃陶瓷。

本發明的透明氟氧化物玻璃陶瓷配料組分為（摩爾比）：aSiO₂–bAl₂O₃–cP₂O₃–dACO₃–eAF₂–fLa₂O₃–gLi₂CO₃–hB₂O₃–iZrO₂:jPr₆O₁₁（A=Ca,?Sr;?24<a<34;?13<b<23;?7<c<17;?15<d<25;?13<e<23;?0≤f≤2;?0≤g≤2;?0≤h≤2;?0≤i≤2;?0.05<j<2.5;?a+b+c+d+e+f+g+h+i=100）。

本發明采用如下制備工藝：將粉體原料按照上述組分范圍內的一定組分配比，研磨后倒入石英坩堝中加熱熔融，在1450-1500?°C保溫0.5-3小時，而后將玻璃熔體澆鑄到預熱溫度為200-350?°C左右的模具中成型。制備出的玻璃塊體經退火消除內應力后，再加熱到770-840?°C，并保溫2-24小時，最終獲得摻鐠含氟磷酸鈣或氟磷酸鍶納米晶的透明氟氧化物玻璃陶瓷。

本發明的玻璃陶瓷的熒光發射截面超過或接近已實現激光運轉的Pr³⁺:SrLaGa₃O₇和Pr³⁺:YAlO₃晶體，與已有的摻鐠氟磷酸鈣或氟磷酸鍶晶體相比，具有制備工藝簡單、成本低廉、易得到異型材料和熱機械性能穩定等優點。

具體實施方式