[发明专利]一种钬镱离子共掺钇铝石榴石红外上转换发光透明陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提供了一种Ho³⁺、Yb³⁺共掺YAG红外上转换发光透明陶瓷的制备方法，该透明陶瓷的化学式为(Y_1‑x‑yHo³⁺_xYb³⁺_y)₃Al₅O₁₂，其中0.001≤x≤0.01，0.01≤y≤0.1；其制备方法是：按照(Y_1‑x‑yHo³⁺_xYb³⁺_y)₃Al₅O₁₂组份配置好原料，加入0.4wt％的正硅酸乙酯作为添加剂，粉料经过球磨、烘干、压片后，对其施以200MPa以上冷等静压压力压制成胚体，再预烧去除有机成分；最后放入管式炉中进行常压烧结，得到(Y_1‑x‑yHo³⁺_xYb³⁺_y)₃Al₅O₁₂红外上转换发光透明陶瓷。本发明制备的透明陶瓷在可见波段有较高的透过率，能过够吸收980nm的红外光，制备方法具有制备工艺简单、低成本以及制备过程无毒害等优点。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及钬镱离子共掺钇铝石榴石红外上转换发光透明陶瓷及其制备方法。

背景技术

稀土离子上转换发光存在以下优点：可以有效降低光致电离作用引起的基质材料的衰退；不需要严格的相位匹配，对激发波长的稳定性要求不高；输出波长具有一定的可调谐性。由于稀土离子能够很好地被掺杂，其应用领域也比较广泛。近年来，透明陶瓷材料由于其与单晶极为相近的物理化学性能，相对低廉的制备成本引起了科研及产业界的很大关注。通常，致密、半透明或透明陶瓷的制备需要真空烧结、热压烧结等要求高、价格昂贵的无压或压力烧结设备，这在很大程度上提高了陶瓷发光材料的制备成本。高成本严重限制了陶瓷荧光粉的商业竞争力。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种在流动氧气氛中通过固态反应烧结制备YAG基质红外上转换发光透明陶瓷的简便、低成本制备方法。

本发明一方面提供了一种钬镱离子共掺钇铝石榴石红外上转换发光透明陶瓷，所述材料化学式为(Y_1-x-yHo³⁺_xYb³⁺_y)₃Al₅O₁₂，其中0.001≤x≤0.01，0.01≤y≤0.1。

优选的，所述x＝O.008，所述y＝O.01。

本发明另一方面还提供了一种钬镱离子共掺钇铝石榴石红外上转换发光透明陶瓷制备方法，包括以下步骤：

步骤一，初始原料采用原料纯度不低于99.99％的氧化钬Ho₂O₃、氧化钇Y₂O₃、氧化镱Yb₂O₃和氧化铝Al₂O₃粉末；

步骤二，根据需要制备的所述钬镱离子共掺钇铝石榴石红外上转换发光透明陶瓷的分子式(Y_1-x-yHo³⁺_xYb³⁺_y)₃Al₅O₁₂的组成并确定x，y的取值，并按摩尔比称量相应的粉体原料，加入O.4wt％的正硅酸乙酯作为添加剂，经球磨将粉料混匀、细化，形成粉料；

步骤三，所述粉料烘干后经造粒、压片，对其施以200MPa以上冷等静压压力压制成胚体，再预烧去除有机成分；