一方向凝固による希土類酸化物含有共晶体のパノスコピック形態制御とその光学特性

单向凝固含稀土氧化物共晶的全景形貌控制及其光学性能

基本信息

  • 批准号:
    17042004
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.24万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2005 至 2006
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

微細な口径を有するファイバーの光学結晶が互いに接触することなく平行にマトリックス中に埋め込まれた組織をもつ凝固体は、異方性発光や光の閉じ込め効果など、バルク結晶にはない新しい機能を付与した光学素子としての応用が期待される。本研究では、溶媒移動浮遊帯域溶融法により、希土類元素を含む種々の酸化物共晶系について、任意組成の一方向凝固体を作製してきた。今年度は、昨年度において良好な組織が得られたGdAlO_3-Al_2O_3系に加えて、REAlO_3-MgAl_2O_4系について、組成および成長条件と得られた組織との関係を検討した。GdAIO_3-A12O_3系においてGdAlO_3含有量が40mol%の場合、目的とする組織が横断面、縦断面いずれにも観察された。GdAlO_3を35mol%としても同様の組織が観察されたが、A12O_3相が独立して大きな組織を形成している部分も存在するようになった。フアイバー状GdAlO_3相の径は成長速度の低下に伴い増大し、50mm/hおよび20mm/hではそれぞれ約1μmおよび2μmとなった。現段階では試料全体を目的とする組織とするには至っていないが、成長初期にネッキングをおこなうとマトリックス相であるAl_2O_3粒子の数が淘汰され、目的とする組織の体積分率は60-70%に増大することが明らかとなった。REAlO_3-MgAl_2O_4系については、独立したREAIO_3相の形態がGdAlO_3-Al_2O_3系のものと異なり、ほぼ三角形の断面形状をもっているとともに、希土類元素のイオン半径が減少するにつれて角の丸い形からより明瞭な三角形へと変化した。縦断面の観察ではLaAlO_3-MgAl_2O4系の場合のみ、ファイバー状の組織が観察されたが、REがY、GdおよびLuの場合には、REAIO_3相は三角錐状になっていることが確認された。
具有细直径纤维的光学晶体平行嵌入基体而不彼此接触的结构的凝固体提供了块状晶体中没有的新功能,例如各向异性光发射和光限制效应。材料将被用作光学元件。在这项研究中,我们使用溶剂转移浮区熔化法制备了含有稀土元素的各种氧化物共晶体系的任意成分的单向凝固体。今年,除了去年获得良好结构的GdAlO_3-Al_2O_3体系外,我们还研究了REAlO_3-MgAl_2O_4体系的成分、生长条件和获得的结构之间的关系。在GdAIO_3-A12O_3体系中,当GdAlO_3含量为40 mol%时,在横截面和纵向截面上均观察到了所需的结构。当GdAlO_3添加量为35mol%时,观察到类似的结构,但也有部分A12O_3相独立形成大结构。纤维状GdAlO_3相的直径随着生长速率的降低而增加,在50 mm/h和20 mm/h时分别达到约1 μm和2 μm。现阶段,我们还没有在整个样品中获得所需的结构,但生长早期的颈缩会消除基体相中Al_2O_3颗粒的数量,导致所需结构的体积分数为60-70据透露,对于REAlO_3-MgAl_2O_4体系,独立REAIO_3相的形貌与GdAlO_3-Al_2O_3体系不同,其截面形状近似三角形,并且随着稀土元素离子半径的减小,形状逐渐变小。从圆角变为更清晰的三角形。在纵向截面观察中,仅在LaAlO_3-MgAl_2O4体系的情况下观察到纤维状结构,但是当RE为Y、Gd和Lu时,确认REAIO_3相具有三棱锥形状。

项目成果

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  • 发表时间:
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