Новые лазерные нанокерамические материалы на основе фторапатита и редкоземельных элементов

Разработана методика синтеза слабоагломерированных нанопорошков со структурой фторапатита (FAP) осаждением из растворов. Изучено влияние основных параметров синтеза на морфологические и структурные свойства порошков; установлено, что порошки, полученные с использованием нитрата металла в качестве исходного компонента, имеют самый низкий коэффициент агломерации. Горячим прессованием порошков фторапатита стронция при температуре 1000 °С и внешнем давлении 50 МПа получена плотная керамика с характерным размером зерна ~150 нм, что обеспечивает прозрачность материала в видимом и ИК-диапазонах. Проведено легирование фторапатитных порошков активной добавкой оксидов редкоземельных элементов в количестве 2 моль. %. Исследованы люминесцентные свойства керамики Er:SFAP, показана перспективность использования выбранных материалов для разработки новых лазерных сред диапазона 1,5-1,7 мкм. На основании термодинамического и экспериментального исследования самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) оксида иттрия Y2O3, оптимизирован состав прекурсоров φY(NO3)3–(1-φ)NH2CH2COOH для получения порошков высокой дисперсности. Установлено, что для проведения синтеза целесообразно использовать прекурсоры с мольной долей окислителя 0,3 ≤ φ ≤ 0,5. Горячим прессованием порошков оксида иттрия с содержанием 1% мас. LiF, полученных из прекурсоров указанных составов, получена оптическая керамика оксида иттрия. Исследована микроструктура и оптическое пропускание керамик оксида иттрия. Показано, что состав прекурсора φ = 0,45 обеспечивает наименьшую степень агломерации получаемых порошков и, как следствие лучшее пропускание во всём диапазоне прозрачности. Дальнейшая двухступенчатая обработка методом горячего изостатического прессования позволила улучшить локальную однородность керамики оксида иттрия и получить материал лазерного качества. Развитый подход далее будет использован для изготовления высококачественных тонких дисков, например, для лазеров на микрочипах.