透明结晶钇铝石榴石（YAG; Y3Al5O12）由于它作为固态激光磷光体主体材料的重要性受到了广泛的关注。商业YAG材料通常是单晶体，其通过从熔体定向凝固而生长并且表现出优异的光学性能。然而，这样的单晶在尺寸和形状，最大化学掺杂水平和晶体生长速度方面受到限制，这意味着高生产成本。最近，透明YAG陶瓷证明了它们在包括光学，电子和闪烁装置等领域中有着重要的应用。
【成果简介】
近日，中国科学院过程工程研究所李建强、法国奥尔良大学Mathieu Allix（共同通讯）等人通过Y2O3 -Al2O3大块玻璃的无压纳米结晶来简单地制造透明YAG基陶瓷。所得陶瓷呈现由YAG纳米晶体（77 wt%）组成的纳米结构，所述YAG纳米晶体由小的Al2O3结晶域（23 wt%）分开。这些YAG-Al2O3纳米陶瓷的硬度比YAG单晶高10％。 当掺杂Ce3+时，YAG-Al2O3陶瓷的量子效率为87.5％。这些机械和光学特性的结合，以及其简单，经济和创新的制备方法，可以推动技术相关材料的发展，在广泛的光学领域有潜在的应用，如透镜，宝石、磷光体转换器和激光二极管等。相关成果以题为“Pressureless glass crystallization of transparent yttrium aluminum garnet-based nanoceramics”发表在了Nat. Commun.上。
【图文导读】
图1 透明YAG-Al2O3复合纳米陶瓷
a）明场TEM显微图片
b）由26 Y2O3-74Al2O3玻璃结晶的YAG-Al2O3陶瓷的X射线衍射
c）YAG-Al2O3陶瓷的HRTEM显微图片
d）YAG-Al2O3陶瓷的UV-VIS-NIR和MIR区域的透射光谱
图2 YAG-Al2O3陶瓷纳米结构的TEM研究
a）YAG-Al2O3陶瓷的STEM-HAADF图像
b）相同YAG-Al2O3陶瓷的HRTEM显微图片
c,d）STEM-EDX阳离子（c）组成分布图和（d）元素图
图3 YAG-Al2O3纳米陶瓷的力学和光学性能
a）AY26陶瓷的典型载荷-位移曲线
b）光致发光激发和发射光谱
c）YAG-Al2O3陶瓷的颜色坐标
d）基于YAG-Al2O3陶瓷的WLED图片
【小结】
该工作用74mol％的Al2O3-26mol％的Y2O3玻璃，通过无压力和完全结晶的方式合成了全致密的YAG-Al2O3复合纳米陶瓷。这些机械和光学特性的结合，以及其简单，经济和创新的制备方法，可以推动技术相关材料的发展，在光学领域有广泛的应用。
来源：材料人网
