[发明专利]一种稀土掺杂YAG高结晶度透明微晶玻璃及其制备方法

说明书

本发明公开了一种稀土掺杂YAG高结晶度透明微晶玻璃的制备方法，该微晶玻璃由包括TeO₂、SiO₂、Y₂O₃、Al₂O₃和稀土元素、烧结助剂、澄清剂、成核剂在内的组分原料通过“多次熔融”熔制工艺以及“外场振荡诱导核化晶化”和“籽晶外延诱导核化晶化”工艺制备而成。本发明原料易获得，制得的微晶玻璃具有高结晶度、高透光率、优异的化学稳定性及荧光性能等特点；具体体现在结晶度40～80vol.％，2mm试样在300～1200nm的透过率高达60～90％，折射率1.65～2.00，热膨胀系数TEC(25‑600℃)60.00～100.00×10^‑7/℃，适合应用于激光、固态照明及闪烁领域。

技术领域

本发明属于玻璃材料技术领域，具体涉及一种稀土掺杂YAG高结晶度透明微晶玻璃及其制备方法，可应用于激光、固态照明及闪烁领域。

背景技术

固体光功能材料在红外发生器、固体激光器、核成像断层扫描仪、照明、信息等若干重大项目和重大工程中发挥着极其重要与不可替代的作用。在众多的固体光功能材料中，RE:YAG材料因具有优异的化学稳定性、热导性、机械强度、光谱特性等优点，被认为是一种重要的光功能材料，广泛应用于激光、固态照明和闪烁领域。

然而由于RE:YAG晶体生长特性的限制，例如：生长技术复杂、周期长；很难获得大尺寸及复杂形状的单晶；难以保证稀土离子的高浓度、均匀掺杂；力学性能较差、易开裂等，阻碍了其更进一步的发展。与RE:YAG晶体相比，RE:YAG透明陶瓷具有制备工艺简单、成本较低、易实现离子的高浓度均匀掺杂、可制作大尺寸及可实现多层多功能复合结构等优点，但RE:YAG透明陶瓷的制备对原料粉末的纯度要求较高、原料中的杂质对陶瓷性能影响很大，且陶瓷中的气孔和晶界难以排除，严重影响透明陶瓷的光学性能，成为阻碍透明陶瓷发展的严重障碍。与RE:YAG晶体和透明陶瓷相比，由玻璃可控析晶制得的RE:YAG高结晶度透明微晶玻璃被认为是一种很有前途的光学材料。高结晶度透明微晶玻璃作为一种复合材料，其既具有透明陶瓷优异的机械、化学等特性，又具有比透明晶体制备工艺简单、易做成大尺寸及复杂形状制品、受杂质影响小的优点，还具有玻璃的光学特性。由于高结晶度透明微晶玻璃是由基础玻璃经可控析晶而得的固体材料，微晶体直接从母体玻璃中析出，所以，微晶玻璃中不存在气孔及明显的晶界。因此，RE:YAG高结晶度透明微晶玻璃相比于透明晶体和透明陶瓷，是一种极具潜力的光功能材料。