Например, Бобцов

Исследование влияния отклонения от стехиометрии иттрий алюминиевого граната на эффективность конверсии ионов хрома в четырехвалентное состояние

Аннотация:

Предмет исследования. Исследованы эффективность конверсии ионов Cr4+ и оптические свойства керамики на основе иттрий-алюминиевого граната, легированного хромом. Повышение эффективности конверсии ионов Cr3+ в Cr4+ открывает широкие перспективы использования керамики в качестве насыщающихся поглотителей для пассивной модуляции добротности Nd- и Yb-твердотельных лазеров. Цель работы — исследование влияния концентрации оксида магния на эффективность конверсии ионов Cr3+ в Cr4+ в условиях избытка катионов Al3+ (4,8 мол.%) и Y3+ (2,9 мол.%) в структуре граната, а также при стехиометричном соотношении Y3+/Al3+ = 3/5. Исследована возможность изменения концентрации ионов Cr4+ как в октаэдрической, так и тетраэдрической позициях за счет образующихся дефектов замещения магния при отклонении состава композиции от стехиометрии иттрий-алюминиевого граната. Метод. Оптическая керамика на основе иттрий-алюминиевого граната с различным соотношением катионов Y3+/Al3+, допированная хромом, получена методом двухстадийного соосаждения. В качестве спекающей добавки и компенсатора заряда для преобразования ионов хрома из трехвалентного в четырехвалентное состояние использован оксид магния в концентрациях от 0 до 0,2 масс.%. Основные результаты. Установлено, что наличие избытка алюминия в матрице иттрий-алюминиевого граната приводит к снижению эффективности конверсии ионов Cr3+ в Cr4+. Отклонение от стехиометрии в сторону избытка иттрия способствует снижению температуры отжига на воздухе, при которой происходит окисление ионов хрома в четырехвалентное состояние и их переход в тетраэдрическую позицию. Однако оптическое пропускание образцов с избытком иттрия ниже, чем в случае избытка алюминия и стехиометрии. Показано, что при увеличении температуры вакуумного спекания от 1780 до 1820 °С в образцах с избытком алюминия происходит повышение концентрации ионов Cr4+ в тетраэдрической позиции, о чем свидетельствует более высокая интенсивность поглощения на длине волны 1030 нм. Для случаев стехиометрии и избытка иттрия в гранате данный эффект выражен слабее. Практическая значимость. Получены образцы оптической керамики иттрий-алюминиевого граната со светопропусканием более 75 % в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах с выраженными полосами поглощения хрома. Результаты работы могут быть применены при создании пассивных затворов для твердотельных лазеров.

Ключевые слова:

Постоянный URL

Статьи в номере

Содержание © 1993–2024 Университет ИТМО
Разработка © 2015 Университет ИТМО