Исследовано влияние условий вакуумного горячего прессования (VHP) на микроструктуру, плотность и оптические свойства ZnSe. Для изоляции компакта от графитовой пресс-формы использовали графитовую и титановую фольги, а также порошкообразный оксид алюминия, что позволило варьировать степень загрязнения образцов углеродом. Установлено, что углерод оказывает значительное влияние на спекание и рекристаллизацию керамики ZnSe, препятствуя достижению высокой плотности и прозрачности материала. Анализ микроструктуры выявил, что использование оксида алюминия как изоляции позволяет достичь более однородного роста зерен и минимизировать их аномальный рост. Спектральные исследования показали, что максимальная прозрачность керамики в ИК-диапазоне достигается при дополнительной обработке в условиях горячего изостатического прессования образцов с исходной плотностью выше 97 %. Установлено, что дальнейшее улучшение оптических свойств требует полного устранения углеродных загрязнений, это связано с необходимостью замены графитовой оснастки в процессе VHP.
Наталья Александровна Тимофеева – канд. хим. наук, науч. сотрудник, Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых РАН, Нижний Новгород, Россия
Станислав Сергеевич Балабанов – канд. хим. наук, вед. науч. сотрудник, зав. лабораторией «Высокочистые оптические материалы», Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых РАН, Нижний Новгород, Россия
Тимофей Олегович Евстропов – мл. науч. сотрудник, Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых РАН, Нижний Новгород, Россия
Анна Владимировна Наумова – магистрант ННГУ, лаборант-исследователь, Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых РАН, Нижний Новгород, Россия
Сергей Васильевич Филофеев – канд. хим. наук, науч. сотрудник, Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых РАН, Нижний Новгород, Россия
Роман Сергеевич Ковылин – канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник, Институт металлоорганической химии им. Г. А. Разуваева РАН; Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия
1. Osborne R. A., Wineger T. J., Yee T. D., et al. Fabrication of engineered dopant profiles in Er/Lu:YAG transparent laser ceramics via additive manufacturing // Opt. Mater. Express. 2023. V. 13, No. 2. P. 526.
2. Timofeeva N., Balabanov S., Li J. A Review of Cr2+ or Fe2+ Ion-doped zinc sulfide and zinc selenide ceramics as IR laser active media // Ceramics. 2023. V. 6, No. 3. P. 1517 – 1530.
3. Dormidonov A. E., Firsov K. N., Gavrishchuk E. M., et al. Suppression of transverse parasitic oscillation in Fe:ZnSe and Fe:ZnS lasers based on polycrystalline active elements: A review // Phys. Wave Phenom. 2020. V. 28, No. 3. P. 222 – 230.
4. Ruan P., Pan Q., Alekseev E. E., et al. Performance improvement of a Fe2+:ZnSe laser pumped by non-chain pulsed HF laser // Optik (Stuttg). 2021. V. 242. P. 167005.
5. Yudin N., Antipov O., Balabanov S., et al. Effects of the processing technology of CVD-ZnSe, Cr2+:ZnSe, and Fe2+:ZnSe polycrystalline optical elements on the damage threshold induced by a repetitively pulsed laser at 2.1 µm // Ceramics. 2022. V. 5, No. 3. P. 459 – 471.
6. Yu S., Wu Y. Synthesis of Fe:ZnSe nanopowders via the co?precipitation method for processing transparent ceramics // J. Am. Ceram. Soc. 2019. V. 102, No. 12. P. 7089 – 7097.
7. Yu S., Carloni D., Wu Y. Microstructure development and optical properties of Fe:ZnSe transparent ceramics sintered by spark plasma sintering // J. Am. Ceram. Soc. 2020. V. 103, No. 8. P. 4159 – 4166.
8. Karki K., Yu S., Fedorov V., et al. Hot-pressed ceramic Fe:ZnSe gain-switched laser // Opt. Mater. Express. 2020. V. 10, No. 12. P. 3417.
9. Luo Y., Yin M., Chen L., et al. Hot-pressed Fe2+:ZnSe ceramics with powders fabricated via grinding chemical vapor deposition ZnSe polycrystalline // Opt. Mater. Express. 2021. V. 11, No. 8. P. 2744.
10. Luo Y., Yin M., Chen L., et al. Hot-pressed Fe2+:ZnSe transparent ceramics with different doping concentrations // Ceram. Int. 2022. V. 48, No. 3. P. 3473 – 3480.
11. Осипов В. В., Платонов В. В., Мурзакаев А. М. и др. Лазерный синтез нанопорошков на основе селенида цинка для приготовления высокопрозрачной керамики // Квантовая электроника. 2022. Т. 52, № 8. С. 739 – 748.
12. Осипов В. В., Платонов В. В., Шитов В. А. Особенности приготовления керамических образцов из селенида цинка с использованием нанопорошков, синтезированных в лазерном факеле // Изв. вузов. Физика. 2023. Т. 66, № 10. С. 116 – 127.
13. Zhou G., Calvez L., Delaizir G., et al. Comparative study of ZnSe powders synthesized by two different methods and sintered by hot-pressing // Optoelectron. Adv. Mater. Rapid Commun. 2014. V. 8. P. 436 – 441.
14. Wei S., Zhang L., Yang H., et al. Preliminary study of 3D ball-milled powder processing and SPS-accelerated densification of ZnSe ceramics // Opt. Mater. Express. 2017. V. 7, No. 4. P. 1131.
15. Gao J. L., Liu P., Zhang J., et al. Fabrication of high dense ZnSe ceramic by spark plasma sintering: the effect of the powder process method // Solid State Phenom. 2018. V. 281. P. 661 – 666.
16. Balabanov S. S., Timofeeva N. A., Evstropov T. O., et al. Optical ceramics obtained by hot pressing of CVD-ZnSe powder // Russ. J. Inorg. Chem. 2024.
17. Ehsani M., Safian S., Zakeri M., Rahimipour M. R. Effect of sintering temperature on the densification and optical properties of spark plasma sintered ZnSe ceramics // Int. J. Mater. Res. 2019. V. 110, No. 5. P. 454 – 459.
18. Osipov V. V., Platonov V. V., Shitov V. A., et al. Features of synthesis of ZnSe ceramics from nanopowders obtained using a high-power laser // J. Eur. Ceram. Soc. 2024. P. 116971.
19. Медведев С. А.,Мартынов В. Н., Кобелева С. П., Ахмед-Заде Н. Д. Температурная зависимость равновесных парциальных давлений цинка и селена над селенидом цинка // Электронная техника. Материалы. 1980. № 11. С. 87 – 89.
20. Волынец Ф. К., Рыжиков Э. Н. Рекристаллизация ZnSe при горячем прессовании // Неорганические материалы. 1976. Т. 12, № 11. С. 1951 – 1954.
21. Гаврищук Е. М., Иконников В. Б., Савин Д. В. Рекристаллизация халькогенидов цинка при высокотемпературной газостатической обработке // Неорганические материалы. 2014. Т. 50, № 3. С. 244 – 249.
22. Balabanov S., Permin D., Evstropov T., et al. Hot pressing of Yb:Y2O3 laser ceramics with LiF sintering aid // Opt. Mater. (Amst). 2021. V. 119. P. 111349.
23. Goldstein A., Krell A. Transparent ceramics at 50: progress made and further prospects // J. Am. Ceram. Soc. / ed. Kleebe A. 2016. V. 99, No. 10. P. 3173 – 3197.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700
DOI: 10.14489/glc.2025.02.pp.027-036
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
