Investigation of the effect of scandium concentration in the oxide composition Y2O3–Sc2O3–Al2O3–Er2O3 on the thermophysical properties of optical ceramics

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The influence of the concentration and position of scandium cations on the thermophysical characteristics of optical ceramics based on a solid solution of Y2O3–Er2O3–Sc2O3–Al2O3 oxides with a garnet structure has been studied. It is established that an increase in the total concentration of scandium leads to a decrease in the thermal conductivity coefficient in ceramics. The dependences of the thermal conductivity coefficient on the concentration and position of scandium cations in the garnet lattice are obtained. As a result the decrease in thermal conductivity of ceramics based on yttrium-erbium-scandium-aluminum garnet is due to structural disordering associated with partial substitution of cations in six- and eight-coordinate positions in the garnet lattice.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

I. Chikulina

North-Caucasus Federal University

Email: ichikulina@ncfu.ru
Rússia, Stavropol, 355009

D. Vakalov

North-Caucasus Federal University

Email: ichikulina@ncfu.ru
Rússia, Stavropol, 355009

S. Kichuk

North-Caucasus Federal University

Email: ichikulina@ncfu.ru
Rússia, Stavropol, 355009

V. Tarala

North-Caucasus Federal University

Email: ichikulina@ncfu.ru
Rússia, Stavropol, 355009

F. Malyavin

International Research Technological University “MISIS”

Email: ichikulina@ncfu.ru
Rússia, Moscow, 119991

L. Kozhitov

International Research Technological University “MISIS”

Autor responsável pela correspondência
Email: ichikulina@ncfu.ru
Rússia, Moscow, 119991

Bibliografia

  1. Ikesue A., Aung Y.L. // Nat. Photonics. 2008. V. 2. № 12. P. 721. https://doi.org/10.1038/nphoton.2008.243
  2. Bisson J.-F., Feng Y., Shirakawa A. et al. // Jpn. J. Appl. Phys. 2003. V. 42. P. L1025. https://doi.org/10.1143/JJAP.42.L1025
  3. Sanghera J., Bayya S., Villalobos G. et al. // Opt. Mater. (Amst). 2011. V. 33. № 3. P. 511. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2010.10.038
  4. Lukyashin K.E., Ishchenko A.V. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 8. P. 1203. https://doi.org/10.1134/S0036023621080131
  5. Ivanov M.G., Kopylov Y.L., Kravchenko V.B. et al. // Inorg. Mater. 2014. V. 50. № 9. P. 951. https://doi.org/10.1134/S0020168514090040
  6. Golovkina L.S., Nokhrin A.V., Boldin M.S. et al. // Inorg. Mater. 2018. V. 54. № 12. P. 1291. https://doi.org/10.1134/S002016851812004X
  7. Sanghera J., Kim W., Villalobos G. et al. // Materials (Basel). 2012. V. 5. № 12. P. 258. https://doi.org/ 10.3390/ma5020258
  8. Nakamura S. High-Power and High Efficiency Yb:YAG Ceramic Laser at Room Temperature // Front. Guid. Wave Opt. Optoelectron. InTech, 2010. https://doi.org/10.5772/39540
  9. Alekseeva L.S., Nokhrin A.V., Karazanov K.O. et al. // Inorg. Mater. 2022. V. 58. № 2. P. 199. https://doi.org/ 10.1134/S0020168522020017
  10. Brauch U., Röcker C., Graf T. et al. // Appl. Phys. B. 2022. V. 128. № 3. P. 58. https://doi.org/10.1007/s00340-021-07736-0
  11. Carreaud J., Boulesteix R., Maître A. et al. // Opt. Mater. (Amst). 2013. V. 35. № 4. P. 704. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2012.07.021
  12. Ferrier A., Ilas S., Goldner P. et al. // J. Lumin. 2018. V. 194. № February. P. 116. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2017.09.056
  13. Tarala V.A., Shama M.S., Chikulina I.S. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2019. V. 102. P. 4862. https://doi.org/10.1111/jace.16294
  14. Revenko D.M., Chapura O.M., Bondarenko E.A. et al. // J. Phys. Conf. Ser. 2021. V. 1989. № 1. P. 12017. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1989/1/012017
  15. Zhmykhov V.Y., Dobretsova E.A., Pyrkov Y.N. et al. The influence of Sc 3+ ions on fluorescence lifetime of Yb 3+ in Yb- doped yttrium scandium aluminum garnet (Yb:YSAG) ceramics // Int. Conf. Laser Opt. IEEE, 2022. P. 1. https://doi.org/10.1109/ICLO54117.2022. 9839777
  16. Okada H., Tanaka M., Kiriyama H. et al. // Opt. Lett. 2010. V. 35. № 18. P. 3048. https://doi.org/10.1364/OL.35.003048
  17. Saikawa J., Sato Y., Taira T. et al. // Opt. Mater. (Amst). 2007. V. 29. № 10. P. 1283. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2006.01.031
  18. Nikova M.S., Tarala V.A., Malyavin F.F. et al. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 2. P. 1772. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.09.003
  19. Nikova M.S., Tarala V.A., Malyavin F.F. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2022. V. 42. Is. 5. P. 1833. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.01.008
  20. Nikova M.S., Tarala V.A., Vakalov D.S. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2019. V. 39. № 15. P. 4946. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.07.041
  21. Suárez M., Fernández A., Menéndez J.L. et al. // J. Nanomater. 2009. V. 2009. P. 1. https://doi.org/ 10.1155/2009/138490
  22. Gandhi A.S., Levi C.G. // J. Mater. Res. 2005. V. 20. № 4. P. 1017. https://doi.org/10.1557/JMR.2005.0133
  23. Baumer V.N., Vovk E.A., Vovk O.M. et al. // Funct. Mater. 2008. V. 15. № 5. P. 540.
  24. Wang L., Kou H., Zeng Y. et al. // Ceram. Int. 2012. V. 38. № 5. P. 4401. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.01.055
  25. Tel’nova G.B., Kolomiets T.Y., Konovalov A.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2015. V. 60. № 2. P. 127. https://doi.org/10.1134/S0036023615020187
  26. Palmero P., Stella C., Simone A. et al. // Glass. Phys. Chem. 2005. V. 31. № 4. P. 530. https://doi.org/10.1007/s10720-005-0094-9
  27. Bulyga D.V., Sadovnichy R.V., Dukelsky K.V. et al. // Glass. Phys. Chem. 2022. V. 48. № 2. P. 151. https://doi.org/10.1134/S1087659622020031
  28. Лукин Е.С., Андрианов Н.Т., Мамаева Н.Б. и др. // Огнеупоры и техническая керамика. 1993. № 5. С. 11.
  29. Beil K., Fredrich-Thornton S.T., Tellkamp F. et al. // Opt. Express. 2010. V. 18. № 20. P. 20712. https://doi.org/ 10.1364/OE.18.020712
  30. Akl A.A., Mahmoud S.A., AL-Shomar S.M. et al. // Mater. Sci. Semicond. Process. 2018. V. 74. P. 183. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2017.10.007
  31. Nikova M.S., Tarala V.A., Kravtsov A.A. et al. // Ceram. Int. 2022. https://doi.org/10.1016/j.ceramint. 2022.08.235
  32. Zhou Y., Gan G., Ge Z. et al. // J. Asian Ceram. Soc. 2021. V. 9. № 2. P. 629. https://doi.org/10.1080/21870764.2021.1907025
  33. Ping X., Meng B., Li C. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2022. https://doi.org/10.1111/jace.18457
  34. Wright A.J., Wang Q., Ko S.-T. et al. // Scripta Mater. 2020. V. 181. P. 76. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.02.011
  35. Fan T.Y., Ripin D.J., Aggarwal R.L. et al. // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2007. V. 13. № 3. P. 448. https://doi.org/10.1109/JSTQE.2007.896602
  36. Pujol M.C., Maitre A., Carreaud J. et al. // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. № 25. P. 13781. https://doi.org/10.1021/jp5027493
  37. Maksimov R., Shitov V., Osipov V. et al. // Opt. Mater. (Amst). 2023. V. 137. № October 2022. P. 113542. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2023.113542
  38. Hostaša J., Nečina V., Uhlí řová T. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2019. V. 39. № 1. P. 53. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2018.04.018

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Diffraction patterns of ceramic powders of samples ES1–ES6, calcined at a temperature of 1100C.

Baixar (491KB)
Metadados
3. Fig. 2. SEM image of sample ES6 calcined at 1100°C.

Baixar (551KB)
Metadados
4. Fig. 3. Microphotographs of the surface of YErSAG optical ceramics.

Baixar (1MB)
Metadados
5. Fig. 4. Optical transmission spectra of YErSAG ceramics and the appearance of the resulting samples (in the insets).

Baixar (1MB)
Metadados
6. Fig. 5. Temperature dependences of the thermophysical characteristics of YErSAG optical ceramics: specific heat (a), thermal diffusivity (b) and thermal conductivity (c).

Baixar (925KB)
Metadados
7. Fig. 6. Dependence of the thermal conductivity of YErSAG optical ceramics on the Sc3+ concentration: in the dodecahedral position (a), in the octahedral position (b) and total (c).

Baixar (654KB)
Metadados
8. Fig. 7. Dependence of the thermal conductivity of YErSAG optical ceramics on the value of the dimensional disorder coefficient.

Baixar (497KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».