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掺镱氟磷酸锶(Yb3+∶Sr5(PO4)3F,Yb∶S-FAP)晶体具有卓越的光谱性能和激光性能,是未来重频高效强激光系统的最佳增益介质之一。然而,生长大口径Yb∶S-FAP晶体迄今仍然是激光材料领域一大技术挑战。相对于单晶而言,透明激光陶瓷因为制备周期短、生产成本低,容易实现大尺寸、高掺杂浓度、高光学均匀性样品的制备,是近年来材料领域的一个研究热点。 基于此,本论文开展有序多晶各向异性Yb∶S-FAP透明陶瓷的相关研究工作,研究了共沉淀法和固相法制备Yb3+∶Sr5(PO4)3F陶瓷粉体的各种影响因素,以及Yb3+掺杂对粉体微观形貌、光谱性能的影响。 本论文系统地研究了Yb3+∶Sr5(PO4)3F陶瓷粉体的制备以及光谱性能,取得了一些创新性成果,主要包括以下几个方面的内容: 1、共沉淀法法制备Yb3+∶Sr5(PO4)3F陶瓷粉体的研究 采用共沉淀法制备了纯相Sr5(PO4)3F粉体以及不同掺杂浓度的Yb3+∶Sr5(PO4)3F粉体,系统研究了粉体制备过程中的各种主要影响因素。包括沉淀温度和阴离子溶液的pH值等。针对不同条件下合成的粉体物相以及形貌,结合经典成核理论和第一性原理计算结果,解释Sr5(PO4)3F粉体各种形貌的产生机理。最终获得形貌、尺寸可控的Sr5(PO4)3F粉体。结合不同煅烧温度、煅烧时间以及NMR测试分析研究液相法制备Sr5(PO4)3F粉体中Yb3+掺杂浓度极限和Yb3+离子在Sr5(PO4)3F晶格中占据的格位问题。结合光谱性能研究Yb3+掺杂量的变化对Yb3+∶Sr5(PO4)3F光谱性能的影响。 2、固相法制备Yb3+∶Sr5(PO4)3F陶瓷粉体的研究 采用固相法制备了纯相Sr5(PO4)3F粉体以及不同掺杂浓度的Yb3+∶Sr5(PO4)3F粉体,系统研究了粉体制备过程中各种主要影响因素。包括原料配比、煅烧时间。结合XRD测试结果和NMR测试结果研究固相法制备Sr5(PO4)3F粉体中Yb3+掺杂浓度极限。结合光谱性能研究Yb3+掺杂量的变化对Yb3+∶Sr5(PO4)3F光谱性能的影响。 3、液相法、固相法合成Yb3+∶Sr5(PO4)3F粉体性能对比研究 采用光谱性能和NMR等测试对比分析,研究不同制备方法对Yb3+∶Sr5(PO4)3F粉体的发光性能以及Yb3+离子在Sr5(PO4)3F中占据的格位问题。