[發明專利]平面波導復合陶瓷材料及其制備無效

申請號：	201210470729.6	申請日：	2012-11-19
公開（公告）號：	CN102950844A	公開（公告）日：	2013-03-06
發明（設計）人：	曹永革;唐飛;黃秋鳳;郭旺;王文超;朱辰	申請（專利權）人：	中國科學院福建物質結構研究所
主分類號：	B32B18/00	分類號：	B32B18/00;C04B35/505;C04B35/622;C04B35/64
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地址：	350002 ***	國省代碼：	福建;35
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摘要：
搜索關鍵詞：	平面波導復合陶瓷材料及其制備
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種平面波導復合陶瓷材料的制備方法，該法采用了流延成型、等靜壓成型以及真空燒結等技術，屬于激光及其他光電功能材料和結構材料制備領域。

背景技術

固體激光應用中熱效應是需要解決的最關鍵的問題，長期以來因為熱效應的產生，固體激光器在軍用及民用中受到了極大的限制。稀土單摻雜透明陶瓷已經在過去十幾年的時間里采用了各種方法被報道出來，并在此基礎上實現了激光的輸出，但由于在激光測試中單片體材料產生的熱效應嚴重影響了激光的有效輸出，因此，降低熱效應對材料的影響目前成為激光材料的工作重點。平面波導復合陶瓷材料由于具有二維尺寸較大表面積的特征，因其散熱效果好而得到關注。相比于通常的激光材料，平面波導復合陶瓷的核心摻雜增益區厚度僅為微米級，通過核心層和外層之間的光折射率差異實現泵浦光和激光的全反射傳播。

基于以上的關注，我們嘗試著采用了流延成型和真空燒結制備工藝技術，制備出平面波導復合陶瓷材料。

流延成型是一種非常成熟的陶瓷成型工藝，是由G．N．Howatt首次提出并應用于陶瓷成型領域，該工藝于1952年獲得專利，具有所需設備簡單，生產效率高，容易實現生產自動化等特點，已成為制備大面積、超薄陶瓷基片的重要方法，被廣泛應用在電子工業、能源工業等領域，如制備Al₂0₃、AlN電路基板，BaTi0₃基多層電容器及ZrO₂?固體燃料電池等。流延成型技術為電子元件的微型化以及超大規模集成電路的實現提供了廣闊的前景。同時由于流延成型的特點，該工藝理論上可以應用于梯度復合陶瓷的制備，但截至目前國內外梯度復合透明陶瓷的相關報道相對而言較少。

本發明采用流延成型技術，是以商業用的氧化物粉體為原料，通過溫等靜壓工藝獲得YAG-Al₂O₃-Re:YAG-Al₂O₃-YAG復合陶瓷坯體，再輔之以真空燒結技術制備出高透明的復合陶瓷。本發明工藝簡單，操作方便，重復性較好，是一種適于工業化的工藝路線。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備平面波導陶瓷材料的方法，此法克服了熱等靜壓高溫鍵合方面的難題，通過采用流延成型和真空燒結工藝制備出具有二維尺寸核心層的平面波導復合陶瓷材料，這種陶瓷的層與層之間的界面缺陷完全消除，核心摻雜區的光學質量可以達到單晶水平。整個制備過程的具體技術方案如下：

本發明制備的平面波導復合陶瓷，中間層為稀土摻雜的高折射率陶瓷核心層，上下兩層具有相對于核心層較低折射率的氧化鋁陶瓷體，最外層為透明陶瓷基底。

所述的高折射率陶瓷核心層組成為氧化鋁（Al₂O₃），氧化釔（Y₂O₃）和氧化鐿（Yb₂O₃）合成制備的摻鐿釔鋁石榴石（Yb:YAG）透明陶瓷。

所述的透明陶瓷基底的組成為與核心層同基質的釔鋁石榴石(YAG)透明陶瓷。

本發明制備所述的平面波導復合陶瓷材料的方法包括如下步驟：

（1）制備高折射率的核心層流延片、低折射率的外層流延片以及最外層的透明陶瓷流延片的流延成型步驟；

（2）將前述三種流延片加熱加壓的復合成型步驟；

（3）將經脫脂處理后的復合陶瓷坯體真空燒結步驟。

該制備方法中所述的流延成型參數為：流延厚度為0.1～1mm，流延速度為0.1～3m/s,?流延環境溫度設置15～50^oC。

所述的復合成型的加熱溫度為70～150^oC,?施加壓力為10～60MPa，保壓時間為5～30min。