[发明专利]陶瓷复合材料及其制备方法、波长转换器

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，尤其涉及一种陶瓷复合材料，该陶瓷复合材料的制备方法及应用该陶瓷复合材料的波长转换器。

背景技术

现有技术中，已知的波长转换器通常用在透射操作中，用于制造波长转换器的陶瓷材料通常为透明或半透明状态，缺少对激发光的散射，导致光转换效率低。比如对于YAG:Ce单晶或者透明陶瓷，由于缺少散射中心，当一个光斑很小的蓝光激发光垂直照射YAG:Ce单晶或者透明陶瓷薄片时，会导致发射光光斑扩大，并且由于陶瓷出射面的全反射作用，会导致发射光有很大一部分从侧面出射，而不是从单晶或者陶瓷薄片上表面出射，这在一定程度上会降低光的收集效率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种陶瓷复合材料，旨在提供一种光转换效率高的陶瓷复合材料。

为实现上述目的，本发明提供的陶瓷复合材料，包含陶瓷本体，所述陶瓷本体为铈掺杂石榴石结构发光陶瓷，所述铈作为所述陶瓷复合材料的光学活性中心。所述陶瓷复合材料还包含若干间隔设置且均匀分布的离子注入件，所述离子注入件通过离子注入的方式形成并容纳于所述陶瓷本体中，所述离子注入件中为气孔和/或固体颗粒，所述气孔内含有氢气、氮气或稀有气体中的至少一种，所述固体颗粒为光吸收系数小于0.01cm^-1的氧化物颗粒。

优选地，所述陶瓷本体为Ce:Y₃Al₅O₁₂、Ce:Lu₃Al₅O₁₂，Ce:Gd₃Al₅O₁₂、Ce:Tb₃Al₅O₁₂、Ce:Y₃Ga₅O₁₂、Ce:Lu₃Ga₅O₁₂、Ce:Gd₃Ga₅O₁₂和Ce:Tb₃Ga₅O₁₂中的至少一种。

优选地，所述离子注入件为氧化钛或氧化铝。

优选地，所述若干离子注入件占陶瓷复合材料体积的比例为3～5％。

优选地，所述离子注入件的平均直径为0.8～2μm。

优选地，所述离子注入件分布于所述陶瓷本体中，形成一分布区域，所述离子注入件于所述分布区域内均匀分布。

本发明还提供了一种所述陶瓷复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

提供一陶瓷本体，所述陶瓷本体为铈掺杂石榴石结构发光陶瓷；离子注入：对所述陶瓷本体进行离子注入处理，在所述陶瓷本体内形成若干离子注入件，所述离子注入件为气孔和/或固体颗粒，该离子注入件在所述陶瓷本体内部为散射中心。

优选地，所述气孔内含有氢气、氮气或稀有气体中的至少一种，所述固体颗粒为光吸收系数小于0.01cm^-1的氧化物颗粒；所述离子注入件的平均直径为0.8～2μm。

优选地，所述离子注入的步骤包括：在6～7MeV的能量范围内，以至少两种不同的离子注入能量依次向所述陶瓷本体中注入离子。

优选地，所述离子注入步骤中，离子注入深度为40～60μm。

优选地，在所述离子注入步骤之后，还包括退火步骤。

优选地，所述离子注入步骤中，注入离子为氢离子、氦离子、氮离子或氖离子中的一种，所述离子注入件为包括氢气、氮气、氦气或氖气的气孔；所述退火步骤后，所述气孔的体积增大。

优选地，所述离子注入步骤包括第一离子注入步骤和第二离子注入步骤，所述第一离子注入包括将第一离子注入到所述陶瓷本体内，所述第二离子注入包括将氧离子注入到所述陶瓷本体内，所述第一离子注入步骤的离子注入深度与所述第二离子注入步骤的离子注入深度相同，所述第一离子为钛离子或铝离子；在所述退火步骤中，钛或铝与氧发生氧化反应生成氧化物颗粒。

本发明还提供了一种波长转换器，包含所述陶瓷复合材料。