[发明专利]多晶透明陶瓷制品及其制造方法

说明书

本申请是以下申请的分案申请：申请日：2006年12月13日；申请号：200610064709.3；发明名称：“多晶透明陶瓷制品及其制造方法”。

技术领域

本发明一般性地涉及多晶透明陶瓷制品，特别涉及用于光学应用的镥基组合物。

背景技术

陶瓷材料，如镥基光学组合物，在闪烁体、激光和图像技术中有许多应用。光学应用经常需要材料的透明加工过的型态以减少由于散射和吸收的光损失。为此，加工过的型态一般要求有单相微结构。而且，在许多应用中要求材料在特殊波长范围内发射光或其它电磁辐射。通过一种或更多种掺杂物的选择性使用和通过调整材料中掺杂物的浓度，可以调节或“调谐”光学材料中例如发射的波长范围和光转化效率的光学特性。

当前应用经常使用单晶光学材料，它的制造相当昂贵和耗时。而且，由于在晶体形成期间掺杂的难度，单晶中的光学可调谐性经常难于实现。

一个替代的方法是使用多晶材料。与单晶材料相比多晶材料更容易掺杂。多晶材料的性能和应用部分取决于可以继而通过加工控制的组成材料的晶体的尺寸、形状和形态。

获得透明形态的多晶陶瓷材料的加工可能需要暴露于高温，期间想要的微结构可能由于诸如晶粒长大、相变和其它相关的机理等热激活过程而劣化。因此，需要解决这些问题以提供一种有效、经济和坚固的多晶光学组合物。

发明内容

本发明的实施方案针对这些和其它需要。根据一种实施方案，制品包含含有A型晶格位置和B型晶格位置的具有多晶结构的氧化物。该氧化物有ABO₃的结构式，其中A表示占据A型晶格位置的材料，B表示占据B型晶格位置的材料。这里，A包括包括镥在内的许多元素，镥以至少为氧化物的约0.5摩尔分数的量存在，B包括铝。在这里给出的其它实施方案包括具有包含所述制品的发射介质的激光集合器，和包含含所述制品的闪烁体的图像装置。

附图说明

当参考相应附图阅读下列详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更透彻，其中：

图1是Lu_0.8GdY_0.05AlO₃的XRD图；和

图2是有大约200nm晶粒尺寸的Lu_0.8Gd_0.15Y_0.05AlO₃的典型SEM照片。

具体实施方式

作为这里使用的冠词“一个”、“一种”和“该”应该被理解成表示“至少一个”。

作为这里使用的术语“约”应该被理解成表示正或负0.001％(+/-0.001％)。作为这里使用的术语“辐射”指电磁辐射的整个光谱。作为这里使用的术语“光”指电磁光谱的可见区。

根据一个实施方案，提供了包括有A型晶格位置和B型晶格位置的多晶结构的氧化物的制品。该氧化物有ABO₃的结构式，A表示占据A型晶格位置的材料，B表示占据B型晶格位置的材料。在一个实施方案中，A除了镥(Lu)之外还包括许多元素，B包括铝(A1)。镥以至少为氧化物的约0.5摩尔分数的量存在。

除非特别指明，此后将用到的术语“制品”应该被理解成表示上面描述过的制品。除非特别指明，此后术语“氧化物”应该被理解成表示上面描述过的氧化物。

氧化物中镥的高浓度有助于给予制品所需程度的密度。在许多光学应用中，高密度有助于材料的辐射阻止能力，这提高例如闪烁体等产品的性能。在某些实施方案中，Lu的浓度在约0.5摩尔分数到约0.995摩尔分数的范围内。在特殊的实施方案中，Lu以在约0.8到约0.995摩尔分数的范围内的量存在。

在一个实施方案中，具有所述氧化物的所述制品在A型晶格位置除镥之外还包括稀土元素(RE)。在特殊的实施方案中，稀土元素包括钆(Gd)、铽(Tb)和镱(Yb)中的一个或多个。下面将讨论，RE的加入可以帮助稳定想要的晶体结构。在一个实施方案中，RE的浓度大于约0.005摩尔分数。在某些实施方案中，RE以约0.005摩尔分数到约0.5摩尔分数的量存在。

在某些实施方案中，含有氧化物的制品进一步包括例如钇(Y)的过渡金属在A型晶格位置。钇的加入可以帮助获得想要的晶体结构。更进一步，钇的存在可以降低制品的进一步加工需要的温度。在一个实施方案中，钇的浓度大于约0.005摩尔分数。在某些实施方案中，钇的浓度在约0.005摩尔分数到约0.5摩尔分数的范围内。