【国际论文】气热喷涂法合成 β-Ga₂O₃ 发光陶瓷

摘要

        本文介绍了通过等离子体气热喷涂合成 β-Ga₂O₃ 发光陶瓷的初步结果，其中使用了氩气和氮气混合物的低温等离子体。采用具有自对准弧长和输出电极膨胀通道的高焓等离子体射流直流电弧发生器作为等离子体源。原料材料由粒径为 5 至 50 μm 的单晶 β-Ga₂O₃ 多分散粉末组成。该研究展示了对 β-Ga₂O₃ 在等离子体射流中加热速率和平均温度的理论和实验研究结果。展示了通过等离子体气热喷涂合成 β-Ga₂O₃ 的过程的计算模型结果。获得的陶瓷样品通过扫描电子显微镜和 X 射线衍射分析进行表征。结果表明，合成过程产生了具有层状纹理的陶瓷。陶瓷的化学计量组成向富镓含量偏移。X 射线衍射数据表明 β-Ga₂O₃ 陶瓷结构的晶格参数和晶胞体积减小。β-Ga₂O₃ 陶瓷的放射发光谱显示出最大值约为 360 nm 的强发射带和非指数衰减。合成的 β-Ga₂O₃ 陶瓷在闪烁体探测器中具有潜在应用。

图 1. 喷涂用等离子割炬的气体放电路径示意图：1-向阴极区送入粉末，2-进入阳极区，3-电弧与阳极结合区下方。

图 2. Ga₂O₃ 粒子在运动过程中（a）和与蓝宝石衬底碰撞前（b）的发光轨迹。

DOI：

doi.org/10.3390/ma17246078