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作者：刘子玉;郑雯雯;冯亚刚;叶君豪;刘鹏;杨现锋;李江;
单位：长沙理工大学材料科学与工程学院;中国科学院上海硅酸盐研究所透明陶瓷研究中心;河南工业大学材料科学与工程学院;中国科学院大学材料与光电中心;
摘要：Er∶Lu_2O_3透明陶瓷具有高热导率、高抗热震性能、良好的光谱特性和低制备温度等优势，是实现近、中红外波段高效率、高功率激光输出的候选固态增益介质之一。针对Er∶Lu_2O_3透明陶瓷的应用激光波段，探究Er~(3+)掺杂浓度对陶瓷制备和性能的影响，对实现高品质Er∶Lu_2O_3陶瓷的研制非常关键。本文以共沉淀法合成Er∶Lu_2O_3纳米粉体，采用真空预烧结合热等静压(HIP)烧结工艺制备出Er∶Lu_2O_3透明陶瓷。研究表明，1 100℃煅烧的Er∶Lu_2O_3纳米粉体物相与立方相Lu_2O_3一致，10%Er掺杂浓度(原子数分数)粉体分散性更好。经过1 500℃预烧所得的0.3%和10%(原子数分数)Er∶Lu_2O_3陶瓷的平均晶粒尺寸分别为0.86和0.87μm,相对密度分别为95.1%和96.2%。对应预烧陶瓷经过1 750℃HIP后，在2 400 nm处直线透过率分别为71.6%和78.0%(厚度2.9 mm),其中，0.3%Er∶Lu_2O_3陶瓷残留较多气孔，在短波范围直线透过率锐降。计算了Er∶Lu_2O_3透明陶瓷的吸收和发射光谱，0.3%Er∶Lu_2O_3陶瓷在1.55μm波段具有更高的吸收、发射截面。
关键词：Er∶Lu_2O_3;;纳米粉体;;两步烧结;;透明陶瓷;;微观结构;;光学特性
基金资助：国家重点研发计划项目重点专项(2023YFB3812000);; 湖南省自然科学基金青年项目(2024JJ6042)
