画像: 残留気孔率が 0.02 vol% 未満の実験用高ドープ 4 at% Nd3+:YAG、インライン光透過率は理論値の約 87%、微小硬度は 13.2 GPa、平均粒径は 740 nm 近く。もっと見る
クレジット: Denis Kosyanov、先端セラミック材料研究の FEFU PI REC 三酸化ジディスプロシウム
高速合成技術に新しいアプローチを導入し、FEFU の若い科学者たちは、世界の開発レベルや市販の類似品のレベルで実験用セラミック材料の光学的品質を達成しました。そのために、彼らは、初期の Nd2O3、Y2O3、Al2O3 酸化物ナノ粉末から Nd3+:YAG 構造を固相合成する段階と、その放電プラズマ焼結 (SPS) 段階を組み合わせました。
「炭素汚染の影響に関連して、チームは、加熱速度、外部圧力、温度、Nd3+:YAG セラミックの透明性のための焼結/ポストアニーリングの時間など、すべての重要な焼結パラメータを調査しました。私たちは詳細な焼結を行います。 「技術的マイナス面を最小限に抑えるためにマップを作成します。一般に、炭素汚染を抑制する場合、SPS 技術は従来の焼結技術と比較して多くの利点を獲得します」と FEFU 研究チームリーダー、FEFU PI REC for Advanced ディレクターのデニス・コシャノフ氏は述べています。セラミックス材料の研究。
科学者によると、最も困難だったのは、黒鉛不純物と焼結材料との化学的相互作用が始まるプロセスの境界パラメータを決定することであることが判明しました。これらの不純物の含有量が極めて低いため、ほとんどの分析方法は適用できませんでした。FEFU、化学研究所（FEB RAS）、単結晶研究所（ウクライナのNAS）のチームによって共同開発されている最新の高精度X線光電子分光法によってのみ、それが可能になりました。光学材料のSPS中の炭化の初期段階を初めて記録し、その性質とメカニズムを説明しました。
その結果、実験用の高濃度 4 at% Nd3+:YAG 透明セラミックが合成されました。残留気孔率は 0.02 vol% 未満で、インライン光透過率は理論値の約 87%、微小硬度は 13.2 GPa、平均粒径は 740 nm 近くです。開発者は、市販の Nd3+:YAG 単結晶の成長技術の許容値と比較して、ネオジム イオンによるガーネット構造のドーピング レベルを 3 倍増加させ、材料のナノ粒子構造と高い機械的特性を維持しました。
FEFU、単結晶研究所 (NAS ウクライナ)、化学研究所、自動化制御プロセス研究所 (FEB RAS)、RAS 地球物理探査局の科学者がこの研究に参加しました。
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