氧化钇陶瓷 

氧化钇（Y2O3）为立方结构，熔点高，化学和光化学稳定性好，光学透明性范围较宽，声子能量低，容易实现稀土离子的掺杂。其具有卓越的等离子体抗性，对于务必避免颗粒污染的半导体加工设备应用而言是理想之选，因为它能降低设备维护要求，从而提高生产力。

氧化钇透明陶瓷具有优异的光学和热学性能,是一种有较高应用价值的功能材料，在高温窗口、红外头罩、发光介质（闪烁、激光和上转换发光）及半导体行业具有潜在的应用价值，现已成为单晶的可替代材料。

图1.透明氧化钇陶瓷

氧化钇的物理化学性质的主要特点

①熔点高，化学和光化学稳定性好，光学透明性范围较宽（0.23~8.0μm）；

②在1050nm处，其折射率高达1.89，使其具有80%以上的理论透过率；

③氧化钇具有足以容纳大多数三价稀土离子发射能级的、较大的异带到价带的有效裁剪，从而实现其应用的多功能化；

④声子能量低，其最大声子截止频率大约为550㎝-1，低的声子能量可以抑制无辐射跃迁的几率，提高辐射跃迁的几率，从而提高发光亮子效率；

⑤热导率高，约为13.6W/（m·K），高的热导率对其作为固体激光截止材料极为重要。

上述特性使得氧化钇透明陶瓷在高温窗口、红外探测、发光介质、半导体行业具有潜在应用价值。

氧化钇透明陶瓷的烧结 

氧化钇透明陶瓷的制备主要涉及粉体和烧结技术两个方面：

在粉体方面，有些是直接采用商业化的高纯度粉体为原料，有些则是采用湿化学法、气相法等合成的粉体；

在烧结方面，目前所报道的由热压烧结、热等静压烧结、真空烧结和氢气氛烧结（干氢、湿氢），其致密化机理可以概括为纯固相高温烧结、液相烧结/瞬时液相烧结、压力辅助烧结和固溶活化烧结。为了提高氧化钇透明陶瓷的光学质量和降低烧结温度，一般都需要多种烧结方式联合使用。

氧化钇透明陶瓷的应用研究方向 （文献资料限制，内容有限）

氧化钇因优异的物理化学性质被潜在开发于：导弹的红外窗口和球罩、可见和红外透镜、高压气体放电灯、陶瓷闪烁体以及陶瓷激光器等领域中。

①高压气体放电灯灯管：氧化钇具有立方相结构，光学性能各向同性，化学稳定性高，能耐金属钠蒸气和其他金属卤化物蒸气腐蚀，将其用于高强度气体放电灯领域一直是研究人员努力的方向，虽有进展，但距离实际应用推广还存在技术成本等因素限制。

②窗口材料：在3~5μm具有良好光学透过性能的材料在军事领域具有重要的应用，尽管研究人员在实验室通过各种烧结工艺成功研制出过透过率较好的氧化钇透明陶瓷，但是由于目前商业纳米氧化钇粉体含有的杂质较多，其光学性能尚无法满足实际的应用需求。

图2.透明透明圆顶

③Y2O3基闪烁陶瓷：上世纪八十年代有研究人员烧结制备出(Y,Gd)2O3:Eu,Pr透明陶瓷。Gd2O3的掺杂提高了样品的密度，也提高其X射线吸收系数，该材料因具有较高的光输出、较短的余晖时间以及与探测器匹配的发射峰位，作为陶瓷闪烁体已装备于GE医疗部门所生产的X-CT，每年产量以吨计，商业价值颇高。

④Y2O3透明陶瓷的上转换发光：Y2O3作为优异的发光材料基质，很早就应用于灯用荧光粉及电致发光等领域。有研究表明Y2O3:还具有较低的声子能量（500㎝-1），与目前上转换效率较高的ZBLAN玻璃（一种氟化物玻璃，其声子能量为500㎝-1）相当。有研究表明，经过不同稀土离子掺杂的透明氧化钇陶瓷在980nmLD激发下表现出良好的上转换发光性能，在420-680nm实现蓝色、绿色、橙色和红色等多个波长的上转换发射。

总结 

本质上氧化钇透明陶瓷的制备与其他特种陶瓷并无太大区别，但是粉体原材料和烧结工艺两个环节的不同就会使透明陶瓷的光学质量呈现完全不同的状态。与国外相比，国内对氧化钇的研究暂时处于实验室研究的进度上，距离批量投入民用市场并针对具体的实际应用上还有很长的一段路要走。

参考文献：

《氧化钇透明陶瓷的研究进展》靳玲玲  蒋志君  章健  王士维——《硅酸盐学报》

《Y2O3透明陶瓷的研究进展》——吕滨  孙挺  王毅