Materiales cerámicos policristalinos de Al2O3 y YAG con funcionalidad óptica

Tesis presentada por la Licenciada en Química Dña. Marta Suárez Menéndez para optar al grado de Doctor por la Universidad de Oviedo.Se estudia la obtención de materiales policristalinos de alúmina y granate de itrio y aluminio (YAG) transparentes en IR cercano y en visible, empleando una ruta de procesamiento cerámico y evitando la introducción de segundas fases. La condición general que cualquier material no absorbente debe cumplir para evitar fenómenos de dispersión de luz es la homogeneidad espacial de sus propiedades dieléctricas. Por lo tanto, el tamaño de poro y, en el caso de materiales birrefringentes, el tamaño de grano, son los parámetros más importantes que es necesario controlar. La sinterización convencional de la alúmina produce un crecimiento de grano y una pérdida de transparencia. Para evitar este problema, se han seguido dos vías distintas: 1. Se ha empleado un método de dopaje coloidal con alcóxidos de aluminio. Los resultados obtenidos muestran que este proceso modifica la superficie de los granos de alúmina mediante la nucleación y crecimiento de nanopartículas de alfa-alumina, consiguiendo un material final con una única fase. Se ha estudiado también cómo la modificación superficial de los granos de alúmina de la matriz cambia los mecanismos de difusión atómica durante la sinterización del material. 2. La sinterización de la alúmina pura y dopada mediante Spark Plasma Sintering (SPS) ha permitido obtener muestras de alúmina transparentes, destacando que la alúmina dopada muestra mejores valores de transmitancia en línea. En el caso del YAG, se han empleado dos rutas de síntesis distingas: sol-gel y coprecipitación inversa, observándose que el empleo de cloruros como precursores, permite obtener YAG puro a una temperatura de calcinación más baja y con un alto rendimiento. El material sintetizado se seca mediante un proceso de liofilización y se sinteriza mediante SPS obteniéndose YAG de alta transmitancia. Finalmente, el YAG se ha dopado con un 1% atómico de Nd3+ empleando un método coloidal, proporcionándole una funcionalización óptica adicional: la emisión laser.Agradezco al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) por la concesión de la beca I3P que ha permitido el desarrollo de este trabajo en el Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología (CINN).Peer reviewe