Magnetooptyczne właściwości polikrystalicznego tlenku itru

• Autorzy: Kruk A.

Warianty tytułu

EN

Magnetooptical properties of polycrystalline yttrium oxide

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Właściwości magnetooptyczne ceramiki przeźroczystej zostały przedstawione w prezentowanym artykule. Do otrzymania polikrystalicznego tlenku itru została wykorzystana metoda izostatycznego prasowania na gorąco (HIP, ang. hot isostating pressing), dzięki której otrzymano zwarty spiek o przeźroczystości powyżej 50% w zakresie światła widzialnego. Badanie mikromorfologii powierzchni próbki ujawniła dobrze rozwinięte regularne ziarna o wielkości kilku mikrometrów. Nie stwierdzono występowania porów w ziarnach. Badania strukturalne metodą XRD proszku i spieku potwierdziły obecność w nich tylko fazy regularnej Y2O3. Do wyznaczenia stałej Verdeta w omawianym materiale zbudowano zaawansowany układ pomiarowy. Pomiar efektu Faradaya w badanym materiale Y2O3 wykazał wartości od -180 deg/(T∙cm) do 3 deg/(T∙cm) w zakresie 400-1000 nm. Otrzymany tlenek itru nadaje się do wykorzystania jako materiał magnetooptyczny, a jego dalsze modyfikacje powinny przynieść poprawę tego efektu.

EN

Magneto-optical properties of Y2O3 transparent ceramics are presented in this article. A method of hot isostatic pressing (HIP) method was used to prepare of polycrystalline yttrium oxide, thanks to which dense sinter with a transparency of more than 50% in the visible spectrum was obtained. Examination of micromorphology of the sample surface revealed well-developed regular grains of several micrometers in size. No pores in the grains were found. XRD measurements confirmed only a cubic phase in powder and sinter. An advanced measurement system was built to determine the Verdet constant in the discussed material. Measurement of the Faraday effect in the tested Y2O3 showed values from -180 deg/(T∙cm) to 3 deg/(T∙cm) in the 400-1000 nm. The obtained yttrium oxide is suitable for use as a magneto-optical material, and its further modifications should improve this effect.

Słowa kluczowe

PL

ceramika przezroczysta; właściwości optyczne; tlenek itru; stała Verdeta; prasowanie izostatyczne na gorąco

EN

transparent ceramics; optical properties; yttrium oxide; Verdet constant; hot isostating pressing

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 70, nr 3
• Strony: 221--232
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kruk A.

• University of Information Technology and Management, Faculty of Applied IT, ul. Sucharskiego 2, 35-225 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• [1] Kruk, A., Wajler, A., Mrozek, M., Zych, L., Gawlik, W., Brylewski, T.: Transparent yttrium oxide ceramics as potential optical isolator materials, Opt. Appl., 45, (2015), 585-594.
• [2] Kruk, A., Mrózek, M., Domagała, J., Brylewski, T., Gawlik, W.: Synthesis and Physicochemical Properties of Yttrium Oxide Doped with Neodymium and Lanthanum, J. Elec. Mater., 43, (2014), 3611-3617.
• [3] Kruk, A.: Optical and structural properties of arc melted Ce or Pr-doped Y2O3 transparent ceramics, Ceram. Int., 43, (2017), 16909–16914.
• [4] Li, Z., Zhang, L., Zhou, T., Wang, L., Wong, C. P., Yang, H., Zhang, Q.: A novel spray coprecipitation method to prepare nanocrystalline Y2O3 powders for transparent ceramics, J. Mater. Sci. Mater. Electron., 28, (2016), 3384–3389.
• [5] Ali, G., Dejene, B. F., Swart, H. C.: Template-free Fabrication and Luminescent Characterization of Highly Uniform and Monodisperse Y2O2:Sm3+ Hollow Submicrospheres, J. Mater. Sci. Technol., 28, (2012), 666-672.
• [6] Li, S., Liu, B., Li, J., Zhu, X., Liu, W., Pan, Y., Guo, J.: Synthesis of yttria nano-powders by the precipitation method: the influence of ammonium hydrogen carbonate to metal ions molar ratio and ammonium sulfate addition, J. Alloy. Comp., 678, (2016), 258–266.
• [8] Hajizadeh-Oghaz, M., Razavi, R. S., Barekat, M., Naderi, M., Malekzadeh, S., Rezazadeh, M.: Synthesis and characterization of Y2O3 nanoparticles by sol-gel process for transparent ceramics applications, J. Sol-Gel Sci. Technol., 78, (2016), 682–691.
• [9] Wang, Z., Zhang, L., Yang, H., Zhang, J., Wang, L., Zhang, Q.: High optical quality Y2O3 transparent ceramics with fine grain size fabricated by low temperature air pre-sintering and post-HIP treatment, Ceram. Int., 42, (2016), 4238–4245.
• [10] Zhang, L., Pan, W.: Structural and thermo-mechanical properties of Nd:Y2O3 transparent ceramics, J. Am. Ceram. Soc., 98, (2015), 3326–3331.
• [11] Ikegami, T., Mori, T., Yajima, Y., Takenouchi, S., Misawa, T., Moriyoshi, Y.: Fabrication of transparent yttria ceramics through the synthesis of ytttrium hydroxide at low temperature and doping by sulfate ions, J. Acoust. Soc. Am., 107, (2010), 297–299.
• [12] Ivanov, I. A., Karimov, D. N., Snetkov, I. L., Palashov, O. V., Kochurikhind, V. V., Masalove, V., Fedorov, V. A., Ksenofontov, D. A., Kabalov, Y. K.: Study of the influence of Tb-Sc-Al garnet crystal composition on Verdet constant, Opt. Mater., 66, (2017), 106–109.
• [13] Man, P., Ma, F., Xie, T., Ding, J., Wu, A., Su, L., Li, H., Ren, G.: Magneto-optical property of terbium-lutetium-aluminum garnet crystals, Opt. Mater., 66, (2017), 207–210.
• [14] Chen, Z., Yang, L., Wang, X., Hang, Y.: Wavelength dependence of Verdet constant of Pr doped terbium gallium garnet crystal, Opt. Mater., 62, (2016), 475–478.
• [15] Li, R. K., Wu, C. C., Xia, M. J.: LiCaTb5(BO3)6: a new magneto-optical crystal promising as Faraday rotator, Opt. Mater., 62, (2016), 452–457.
• [16] Bickel, W. S., Bailey, W. M.: Stokes vectors, Mueller matrices, and polarization of scattered light, Am. J. Phys., 53, (1985), 468–478.
• [17]Hecht, E.: Optics, 2nd ed., Addison-Wesley, Reading, Massachusetts 1987.
• [18] Nakielna, P., Czerwiec, J.: Czujniki magnetyczne wykorzystujące efekt Faradaya, praca magisterska Wydział FAIS UJ, Kraków, 2007.
• [19] Jain, A., Kumar, J., Zhou, F., Li, L., Tripathy, S.: A simple experiment for determining Verdet constants using alternating current magnetic fields, Am. J. Phys., 67, 8, (1999), 714-717.
• [20] Kruk, A., Wajler, A., Bobruk, M., Adamczyk, A., Mrózek, M., Gawlik, W., Brylewski, T.: Preparation of yttria powders co-doped with Nd3+, and La3+ using EDTA gel processes for application in transparent ceramic, J. Eur. Ceram. Soc., 37, (2017), 4129–4140.
• [21] Sellmeier, W.: Zur Erklärung der abnormen Farbenfolge im Spectrum einiger Substanzen, Annalen der Physik und Chemie, 219, (1871) 272-282.