Studies on sol-gel processes accompanying formation of the yttrium aluminum garnet nanocrystals

The sol-gel processes of YAG and YAG doped Nd are presented. The mechanism of YAG powders formation by sol-gel method is described. The gel is formed by reaction of inorganic salts or oxides Y, Al, Nd elements with acetic acid and ethylene glycol. Conditions of sol-gel processes in the range of temperature treatment from 100°C to 1000°C and mechanism of reactions are investigated using DTA, X-ray diffraction and infrared spectroscopic methods. Size, shape, and morphology of the surface of the YAG powders are characterized by scanning electron microscope. Finally one phase of YAG and yttrium substituted by neodymium up to 28% at. are found. At higher concentration of Nd (up to 100% at.) two phases of garnet and perovskite type are detected.

Metodę zol-żel wykorzystano do otrzymywania nanokrystalicznych granatów YAG i YAG:Nd. Przedstawiono mechanizm powstawania proszków o krystalicznej strukturze granatu. Odpowiednie żele otrzymywano w reakcji nieorganicznych soli lub tlenków pierwiastków Y, Al, Nd z kwasem octowym i glikolem etylenowym. Poszczególne etapy procesu zol-żel oraz reakcje zachodzące podczas obróbki termicznej kserożeli w zakresie od 100°C do 1000°C badano metodami: analizy termicznej DTA, dyfrakcji rentgenowskiej XRD, oraz spektroskopii w podczerwieni IR. Rozmiar, kształt oraz morfologię powierzchni proszków charakteryzowano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej SEM. Otrzymano jednofazowe proszki czystego granatu YAG i domieszkowanego neodymem w ilościach aż do 28%. Dla wyższych zawartości neodymu (do 100%) obserwowano występowanie dwóch faz - granatu i perowskitu.