俄羅斯發明合成二極管和激光器用陶瓷的獨特方法

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科學研究 - 俄羅斯衛星通訊社, 1920, 28.06.2023
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托木斯克理工大學(TPU)的科學家開發了一種生產螢光粉陶瓷的新方法,這是生產二極管、激光器和其它光子器件所必需的。據發明者稱,這種新的進口替代技術與同類技術的不同之處在於生產率高以及精確控制產品性能的能力。
結果發表在《材料》雜誌上(Materials)
磷光體是將所吸收的光、機械能或熱能轉化為光輻射的物質。它們用於光子學中,以製造螢光燈、LED、輻射指示器和其它設備。
專家說,目前用於合成螢光粉陶瓷的方法往往會導致材料結構中出現缺陷。這是由於固相反應過程的可控性低,以及輔助物質的使用,其分解產物殘留在陶瓷中,降低了陶瓷的質量。
托木斯克理工大學新生產技術工程學院的專家們提出了一種獨特的螢光粉陶瓷合成方法。發明者們介紹說,它與同類產品的區別在於能夠精確控制產品的性能、高速度和高生產率。

托木斯克理工大學材料科學系教授埃琳娜·波利薩多娃(Elena Polisadova)說:“這種方法的一個特點是使用高能電子束,在其作用下燒結初始氧化物的粉末。這項研究成果首先旨在生產俄羅斯依賴進口的LED螢光粉,但在未來,它將使製造各種現代光子學材料成為可能。”

作為新技術的一部分,科學家們創造了一種工業生產摻有鈰離子的釔鋁石榴石的方法,這是生產白光二極管的關鍵材料。

波利薩多娃解釋道:“我們獲取螢光粉陶瓷的技術是現有技術中最快的,一秒鐘即可合成 10-20克物質。粉末混合物受到強大的電子流的作用,導致輻射分解,即氧化物分解為離子並隨後化合”。

在研究過程中,科學家們分析了電子束參數和配料成分對最終產品的影響。托木斯克理工大學指出,這些數據將成為製造光電傳感器、激光器、光伏器件和其它設備時所需的新型陶瓷的生產方法的基礎。

波利薩多娃說道:“我們提出的方法使我們能夠通過快速改變配料的成分來燒結不同的物質。得益於此,不僅可以合成成分複雜的陶瓷,而且還可以快速確定各種成分對最終產品的性質的影響規律”。

這項研究是在俄羅斯科學基金會第23-73-00108號項目資金的支持下進行的。研究團隊未來打算繼續在耐火化合物的基礎上開發材料輻射合成的通用技術。
托木斯克理工大學是俄羅斯聯邦“優先-2030”大學支持計劃的參與院校。
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