Bi、Ga共掺杂La-Al-O系非晶的无容器法制备及性能研究

Amorphous of metal oxides usually exhibts high light transmittance and excellent permittivity due to without the grain boundary. It has the potential application in new type elctronic devices, super capacity, photonic crystals etc. Amorphous of metal oxides are becoming one of the hot and frontier researches in materials science in recent years. This research focus on Bi, Ga codoped La-Al-O systems, adopting containerless processing by aerodynamic levitation to study the preparation technology, the design of composition, tailored structure and properties. We mainly study three key problems: the containerless processing techniques; optimization of microstructure and design of composition; establishing the relationship of the composition, preparation, structure and properites. The results of study will be helpful to deeply understand the nature of metal oxides amorphous, explore new metal oxides amorphous systems and promote the development of practical application for metal oxides amorphous.

金属氧化物非晶材料由于无晶界，一般具备良好的光透过性和优异的介电性能，使其在新型电子元器件、超级电容器、光子晶体等诸多领域均具有广阔的应用前景，是目前材料研究的热点之一。本研究以Bi、Ga共掺杂的La-Al-O体系非晶为研究对象，采用以气动悬浮为内涵的无容器制备技术开展非晶的制备、组成设计、结构优化和性能研究。重点研究三个关键科学问题；无容器法制备工艺技术、材料组成设计和结构优化以及建立组分、制备、结构和性能之间的关联。研究结果有利于进一步加深对金属氧化物非晶本质的理解，开发探索新的金属氧化非晶体系，促进金属氧化非晶材料实用化技术的发展。

无容器凝固是一种不添加任何网络形成剂，制备块体氧化物玻璃的有效方法，对于制备高质量的光学玻璃有重要意义。所制备的(1-x)LaGaO3-xTiO2体系的玻璃形成区域比较宽，在0.625 ≤ x ≤ 0.740的范围内可获得直径约2～4mm的透明非晶球。在x=0.625时最大ΔT约82℃，在x=0.740时的折射率最高，最高折射率为2.49，此系列非晶在可见光范围内透射率超过70%。所制备的(1-x)LaGaO3-xNb2O5体系的玻璃形成区域比较宽，在0 ≤ x ≤ 0.675的范围内可获得直径约2～4mm的透明非晶球。在x=0.625时最大ΔT约108℃，在x=0.675时的折射率最高，最高折射率为2.45，此系列非晶在可见光范围内透射率超过70%。所制备的(1-x)LaAlO3-xNb2O5体系的玻璃形成区域比较宽，在0 ≤ x ≤ 0.2和0.6 ≤ x ≤ 0.7的范围内可以得到约2-4毫米直径透明非晶球。在x=0.65时最大ΔT约75℃，在x=0.7时的折射率最高，最高折射率为2.26。制备的块体Al2O3-(3-x)SrO: xEu3+非晶在268 nm和 392 nm的激发下对应Eu3+ 在615 nm的跃迁 (5D0-7F2 transition) 发出明显的红光。制备的高熵10La2O3-20TiO2-10Nb2O5-20WO3-20ZrO2 (LTNWZ)非晶具有优异的光学性能。所制备材料对开发具有潜能的光学材料方面具有重要的意义。