بررسی رفتار تبلور فاز محلول جامد بتاکوارتز در شیشه سرامیک سیستم li2o-al2o3-sio2 با استفاده از افزودنی های مختلف

در میان فازهای مختلف پایدار و فراپایدار شیشه سرامیک سیستم (las) li2o-sio2-al2o3، فاز فراپایدار محلول جامد ?-کوارتز ضریب انبساط حرارتی تقریبا برابر با زمینه ی شیشه ای و قابلیت تبلور در ابعاد کوچکتر از طول موج نور مرئی را داراست. اصطلاحا شیشه سرامیک ها ی حاوی فاز محلول جامد ?-کوارتز را شیشه سرامیک های اپتیکی دقیق می نامند. از این نوع شیشه سرامیک ها در کاربردهایی نظیر فوتونیک، ماده ی زمینه ی لیزر های حالت جامد، تقویت کننده های نوری و غیره استفاده می شود. هدف از این تحقیق، بهینه سازی شرایط تبلور سیستم las در حضور جوانه زاهای مختلف به منظور دستیابی به شیشه-سرامیک های شفاف با بازده اپتیکی بالاست. بر همین اساس و با فرض مناسب بودن نانوبلورهای محلول جامد ?-کوارتز به منظور تولید شیشه سرامیک های شفاف، تلاش شده است تا شرایط بهینه تبلور در حضور آلاینده های مختلف بررسی گردد. درنهایت با استناد بر روش های طیف سنجی جذبی خواص اپتیکی قطعات شیشه سرامیک شفاف، مورد بررسی قرار گرفت. پس از انتخاب ترکیب پایه ی مناسب با توجه به قابلیت تولید فازمحلول جامد ?-کوارتز، مواد اولیه در دمای حدود ?c 1400 ذوب و ریخته گری شده و سپس تحت فرآیند جوانه زنی و رشد قرار گرفتند. پارامترهای موثر بر جوانه زنی و رشد مانند دما و زمان تبلور، میزان و نوع افزودنیهای y2o3، ceo2 و cr2o3 مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی های فازی و تبلور ساختاری توسط الگوهای xrd، بررسی رفتار حرارتی و سینتیک بوسیله آنالیز حرارتی dta و بررسی مرفولوژی ساختاری بوسیله ی میکروسکوپ sem مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین تلاش شد تا خواص اپتیکی و اسپکتروسکوپی نمونه های شیشه ای و شیشه سرامیکی توسط طیف های جذبی uv-vis و ftir مورد بررسی قرار گیرد. نتایج این پژوهش بیانگر این حقیقت می باشد که در تمامی نمونه ها و در حضور تمامی افزودنی های ذکرشده، فاز محلول جامد ?-کوارتز قابلیت تبلور را داراست. به هر حال، در نمونه های حاوی y2o3 و cr2o3 به دلیل رشد بیش از حد بلورهای محلول جامد ?-کوارتز، قابلیت دستیابی به شیشه سرامیک های شفاف کاهش می یابد. این در حالی است که افزودنی ceo2 حتی تبلور را به تعویق انداخته و شرایط تولید شیشه سرامیک های شفاف را مطلوب تر می سازد. همچنین از لحاظ اپتیکی، باند ممنوعه ی نمونه های شیشه ای و شیشه سرامیکی با افزایش مقدار افزودنی و بلورینگی مواد، کاهش یافته و نیمه هادی های آمرف و یا قسمتی آمرف تولید شدند.