本公開(kāi)涉及摻雜稀土的透明陶瓷及其制作方法。
背景技術(shù)：
1、量子內(nèi)存已經(jīng)成為量子通信和量子計(jì)算的應(yīng)用中的一個(gè)熱門(mén)研究領(lǐng)域。在量子通信中，一個(gè)關(guān)鍵研究領(lǐng)域是量子中繼器系統(tǒng)的創(chuàng)建，而量子內(nèi)存構(gòu)成此類(lèi)系統(tǒng)的重要元件。量子內(nèi)存的與量子通信和量子計(jì)算都相關(guān)的另一個(gè)應(yīng)用是單光子源，它利用量子內(nèi)存存儲(chǔ)來(lái)自概率性源的光子狀態(tài)，用于稍后在確定性觸發(fā)下釋放。
2、摻雜鉺的材料是用于量子內(nèi)存的理想候選材料。鉺內(nèi)存使用1.5?μm電信頻帶中的光子工作，且研究表明，內(nèi)存狀態(tài)壽命（t2）可長(zhǎng)達(dá)毫秒級(jí)，符合量子中繼器系統(tǒng)的要求。在過(guò)去，通常已用晶體材料實(shí)現(xiàn)了量子狀態(tài)壽命的最佳性能，而最近已經(jīng)展示，多晶陶瓷材料中的壽命可以與單晶裝置中的壽命相當(dāng)。舉例來(lái)說(shuō)，可例如使用熱等靜壓（hot?isostaticpressing，hip）工藝制作既能維持長(zhǎng)量子狀態(tài)壽命同時(shí)有益地也光學(xué)透明的摻雜鉺的陶瓷材料。hip工藝雖然生產(chǎn)高質(zhì)量材料，但速度較慢，并且需要相對(duì)昂貴的設(shè)備。此外，hip的長(zhǎng)處理時(shí)間和高溫使得材料內(nèi)的元素大范圍擴(kuò)散，這限制了制作在整個(gè)材料中具有組合物梯度的陶瓷材料的能力。舉例來(lái)說(shuō)，為了構(gòu)造作為用于量子系統(tǒng)的有用結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)，組合物梯度可為合乎需要的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1.一種形成摻雜稀土的透明多晶陶瓷材料的方法，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過(guò)在鍋爐中加熱所述樣本并逐漸升高所述鍋爐的溫度直到所述電流開(kāi)始流過(guò)所述樣本來(lái)產(chǎn)生所述電流，且其中在所述不超過(guò)十分鐘的持續(xù)時(shí)間結(jié)束時(shí)斷開(kāi)所述鍋爐和所述電場(chǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)所述樣本進(jìn)行閃速燒結(jié)達(dá)不超過(guò)一分鐘的持續(xù)時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)所述樣本進(jìn)行閃速燒結(jié)達(dá)不超過(guò)二十秒的持續(xù)時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述閃速燒結(jié)期間所述樣本的溫度不超過(guò)1300℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述摻雜稀土的透明多晶陶瓷材料具有亞微米平均晶粒尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述摻雜稀土的納米顆粒具有小于100?nm的平均直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述摻雜稀土的納米顆粒具有小于50?nm的平均直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述摻雜稀土的透明多晶陶瓷材料具有小于100nm的平均晶粒尺寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中合成所述摻雜稀土的納米顆粒包括：
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中合成所述摻雜稀土的納米顆粒包括：
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一金屬化合物包括過(guò)渡金屬鹽或過(guò)渡金屬絡(luò)合物，且其中所述稀土金屬化合物包括稀土金屬鹽或稀土金屬絡(luò)合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述納米顆粒是摻雜鉺的氧化釔納米顆粒。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述摻雜稀土的納米顆粒包括第一稀土摻雜劑和第二稀土摻雜劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第一稀土摻雜劑是鉺，且所述第二稀土摻雜劑包括鑭、鈧、镥或釓中的一者或多者。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述摻雜稀土的透明多晶陶瓷材料包括在整個(gè)多晶金屬化合物基質(zhì)中分布的稀土摻雜劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中至少80%的所述稀土摻雜劑在所述多晶金屬化合物基質(zhì)的晶粒內(nèi)部遠(yuǎn)離晶界定位。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中至少95%的所述稀土摻雜劑在所述多晶金屬化合物基質(zhì)的晶粒內(nèi)部遠(yuǎn)離晶界定位。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括在閃速燒結(jié)之前將所述摻雜稀土的納米顆粒的所述樣本壓制成粒料。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括將所述摻雜稀土的納米顆粒的所述樣本分散到漿料中，且在閃速燒結(jié)之前將所述漿料澆鑄成膜。
21.一種透明摻雜稀土的多晶陶瓷材料，所述透明摻雜稀土的多晶陶瓷材料包括：
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的透明摻雜稀土的多晶陶瓷材料，其中所述金屬化合物基質(zhì)包括氧化釔，且其中所述摻雜劑包括鉺。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的透明摻雜稀土的多晶陶瓷材料，其中所述金屬化合物基質(zhì)包括氧化釔，且其中所述摻雜劑包括鉺和鑭、鈧、镥或釓中的一者或多者。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的透明摻雜稀土的多晶陶瓷材料，其中所述金屬化合物基質(zhì)包括氧化鈰（ceo2）、正釩酸釔（yvo4）、釔鋁石榴石（y3al5o12）、硅酸釔（y2sio5）、鈦酸釔（y2ti2o7）、氧化鈣鎢（cawo4）、氧化鍶鎢（srwo4）、三氟化鑭（laf3）或氟化釔鋰（liyf4）中的一者。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的透明摻雜稀土的多晶陶瓷材料，其中所述金屬化合物基質(zhì)具有非對(duì)稱(chēng)晶體結(jié)構(gòu)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的透明摻雜稀土的多晶陶瓷材料，其中所述金屬化合物基質(zhì)包括正硅酸釔（y2sio5）。
27.所述的透明摻雜稀土的多晶陶瓷材料，其中所述稀土摻雜劑的濃度高于所述金屬化合物基質(zhì)中的所述稀土摻雜劑的溶解度。
28.一種制作分層陶瓷波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括：
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述第一金屬化合物納米顆粒包括氧化釔納米顆粒，且所述第二金屬化合物納米顆粒包括摻雜有鉺和鑭、鈧、镥或釓中的一者或多者的氧化釔納米顆粒。