Виктория Евгеньевна Супрунчук – к.х.н., доцент, ст. науч. сотрудник Сектора синтеза нанопорошков Научно-исследовательской лаборатории перспективных материалов и лазерных сред (НИЛ ПМиЛС)
Россия, 355000, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1а
Viktoria E. Suprunchuk – Cand. Sci. (Chem.), Associate Professor, Senior Researcher, Sector of Nanopowder for Synthesis, Research Laboratory Advanced Materials and Laser Media (RL AMLM)
1a Pushkin Str., Stavropol 355000, Russia
Александр Александрович Кравцов – к.т.н., зав. Сектором синтеза нанопорошков НИЛ ПМиЛС
Россия, 355000, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1а
Alexander A. Kravtsov – Cand. Sci. (Eng.), Head, Sector of Nanopowder Synthesis, RL AMLM
1a Pushkin Str., Stavropol 355000, Russia
Вячеслав Анатольевич Лапин – к.т.н., ст. науч. сотрудник Сектора физико-химических методов исследования и анализа НИЛ ПМиЛС
Россия, 355000, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1а
Vyacheslav A. Lapin – Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher, Sector of Physicochemical Methods of Analysis, RL AMLM
1a Pushkin Str., Stavropol 355000, Russia
Федор Федорович Малявин – зав. Сектором спекания керамики НИЛ ПМиЛС
Россия, 355000, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1а
Fedor F. Malyavin – Head, Ceramics Sintering Sector, RL AMLM
1a Pushkin Str., Stavropol 355000, Russia
Дмитрий Павлович Бедраков – инженер Сектора эксплуатации и обслуживания НИЛ ПМиЛС
Россия, 355000, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1а
Dmitry P. Bedrakov – Engineer, Operations and Maintenance Sector, RL AMLM
1a Pushkin Str., Stavropol 355000, Russia
В ходе работы осуществлен синтез керамики на основе иттрий-алюминиевого граната (YAG), легированного атомами рутения. Порошок-прекурсор получен методом соосаждения. Легирующий агент в виде хлорида рутения (III) вводили на разных технологических стадиях: в ходе синтеза порошков-прекурсоров и на этапе деагломерации керамического порошка, с формированием двух серий образцов. Методом рентгенофазного анализа изучали фазовый состав готовой керамики. Согласно полученным данным присутствие вторичных и примесных фаз не выявлено. С помощью дифференциально-термического анализа установлено снижение катионной однородности порошка-прекурсора. При введении рутения в структуру граната наблюдалось смещение экзотермического пика его кристаллизации в сторону больших температур. Спекание образцов керамик осуществляли при температуре 1815 °С в течение 20 ч с последующим отжигом на воздухе при t = 1500 °С, τ = 2 ч. При определении оптических характеристик керамических материалов было установлено, что способ введения лигатуры приводит к изменению показателя светопропускания, а также снижению энергии запрещенной зоны. Показатель светопропускания керамики на длине волны 1100 нм для нелегированного иттрий-алюминиевого граната составил 77,04 %, а для керамических образцов, содержащих рутений, этот показатель снизился до 65,1 и 74,5 % в зависимости от способа введения примесных ионов. Энергию запрещенной зоны образцов рассчитывали из дифференциальных спектров поглощения: ширина запрещенной зоны для чистого граната составила 4,92 эВ, а для легированного – она снизилась до минимального значения 4,4 эВ.
Yttrium–aluminum garnet (YAG) ceramics doped with ruthenium atoms were synthesized in this study. The precursor powder was obtained by the coprecipitation method. The dopant, in the form of ruthenium (III) chloride, was introduced at different technological stages: during precursor powder synthesis and during deagglomeration of the ceramic powder, resulting in two series of samples. The phase composition of the sintered ceramics was examined by X-ray diffraction (XRD). According to the obtained data, no secondary or impurity phases were detected. Differential thermal analysis (DTA) revealed a decrease in the cationic homogeneity of the precursor powder. Incorporation of ruthenium into the YAG structure led to a shift of the exothermic crystallization peak toward higher temperatures. The ceramic samples were sintered at 1815 °C for 20 h, followed by annealing in air at 1500 °C for 2 h. Optical characterization of the ceramics showed that the method of dopant introduction affected both the optical transmittance and the band gap energy. The transmittance at 1100 nm for undoped YAG ceramics was 77.04 %, while for the ruthenium-containing samples it decreased to 65.1 and 74.5 %, depending on the dopant incorporation route. The band gap energy was determined from differential absorption spectra: for pure YAG it was 4.92 eV, and for the Ru-doped ceramics it decreased to a minimum of 4.4 eV.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.