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

• 批准号: 17042004
• 负责人: 高橋 順一
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Hokkaido University
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17042004/
• 关键词: 一方向凝固; 溶媒移動浮遊帯域溶融法; 共晶組織; 希土類化合物; ファイバー結晶; レーザー結晶; 蛍光体; シンチレーター結晶; 酸化物共晶体; 柱状組織

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。

一个固化物体，该结构嵌入了基质中，平行于细直径纤维的光学晶体，而无需相互接触，将被预期用作光学元素，可提供在散装晶体中未发现的新功能，例如各向异性发射和光限制效应。在这项研究中，通过溶剂转移浮动区熔化法的各种氧化物共晶系统的任意组合物在任意组成中产生了单向固化物体。在今年，除了在上一个会计年度具有良好组织的GDALO_3-AL_2O_3系统外，我们还研究了组成与生长条件与生长条件以及realo_3-MGAL_2O_4系统获得的组织之间的关系。当GDAIO_3-A12O_3系统中的GDALO_3含量为40 mol％时，在横向和垂直切片中都观察到目标组织。当Gdalo_3为35 mol％时，观察到类似的组织，但是在某些部分中，A12O_3相独立形成了大组织。纤维样GDALO_3相的直径随生长速率的降低而增加，分别在50 mm/h和20 mm/h时达到约1μm和2μm。在此阶段，整个样品尚未将其放入目标组织中，但是已经发现，在生长开始时进行颈部时，消除了矩阵相的Al_2O_3颗粒的数量，而目标组织的体积分数会增加到60-70％。对于REALO_3-MGAL_2O_4系统，独立的Reoio_3相形态与GDALO_3-AL_2O_3系统的形态不同，它具有大致三角形的横截面形状，并且随着稀有地球元件的离子半径降低，从圆形的圆角变为更独特的小毛孔。在观察纵向截面中，仅在LAALO_3-MGAL_2O4系统中观察到类似纤维的结构，但是当RE，GD和LU是Y，GD和LU时，可以证实Reaio_3相为三角形锥体。