Elaboration de céramiques transparentes de Yb:Sc₂O₃ pour applications laser

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Technologie (Sciences appliquées),

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

matériaux céramiques, lasers, terres rares, frittage

Mots-clés

Céramique industriellePoudres céramiques -- Thèses et écrits académiques,

Frittage (métallurgie)Frittage (métallurgie) -- Thèses et écrits académiques,

Ytterbium - Synthèse - Thèses et écrits académiques,

Scandium - Synthèse - Thèses et écrits académiques,

Lasers -- Matériaux - Thèses et écrits académiques,

Faisceaux laser - Thèses et écrits académiques

Depuis plusieurs années, l'un des principaux axes de recherche dans le domaine des matériaux pour applications laser concerne les céramiques transparentes. Elles se présentent en effet comme une alternative intéressante aux monocristaux généralement employés, qui sont coûteux et souvent difficiles à élaborer. Pour que son utilisation puisse être envisagée dans le domaine de l'optique, une céramique se doit d'être parfaitement dense et exempte de défauts. La pureté et l'homogénéité chimique des poudres de départ, ainsi que les conditions de mise en forme et de frittage, apparaissent alors comme des paramètres clés dans leur procédé d'élaboration. Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes intéressés à l'élaboration de céramiques transparentes de Yb:Sc₂O₃. Les poudres de départ ont été préparées par décomposition thermique de précurseurs synthétisés par coprécipitation. Différentes conditions de synthèse (mode de précipitation, température, ratio molaire entre réactifs, température de calcination) ont été essayées. Leur influence sur les caractéristiques des précipités et des poudres calcinées, a été étudiée. L'optimisation des paramètres a conduit à la préparation de poudres de Yb:Sc₂O₃ réactives, pures et homogènes. Ces poudres ont ensuite été mises en forme par pressage à sec, avant d'être frittées sous vide. L'influence des conditions de frittage (température, durée de palier, ajout de type SiO₂, teneur en dopant Yb³⁺) sur la densité, la microstructure et l'homogénéité chimique des matériaux élaborés, a été observée. Des céramiques translucides de Yb:Sc₂O₃, ne présentant ni porosité apparente ni phase secondaire, ont été obtenues suite à un frittage sous vide à 1750°C.