Grenat d'yttrium et d'aluminium

Grenat d'yttrium et d'aluminium Catégorie IV : oxydes et hydroxydes[1]
YAG dopé au néodyme.
Général
Numéro CAS	12005-21-9
Formule chimique	Al5O12Y3Y3Al2(AlO4)3
Identification
Masse formulaire[2]	593,618 ± 0,0037 uma Al 22,73 %, O 32,34 %, Y 44,93 %,
Couleur	généralement incolore, mais peut être vert, jaune, bleu, rouge, orange voire violet
Système cristallin	cubique
Classe cristalline et groupe d'espace	grenat
Clivage	aucun
Cassure	conchoïdale à inégale
Échelle de Mohs	8 à 8,5
Trait	blanc
Éclat	vitreux à subadamantin
Propriétés optiques
Indice de réfraction	nω = 1,833 nε = 1,833
Biréfringence	aucune
Pléochroïsme	aucun
Dispersion optique	0,028
Propriétés chimiques
Masse volumique	4,55 à 4,65 g/cm3
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
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Le grenat d'yttrium et d'aluminium, cristal YIG^[3] ou YAG pour Yttrium Aluminium Garnet, est un solide cristallin de formule Y₃Al₂(AlO₄)₃, c'est-à-dire Y₃Al₅O₁₂^[a]. C'est l'une des trois structures cristallines de l'oxyde mixte d'yttrium et d'aluminium, les deux autres étant la structure monoclinique d'yttrium et d'aluminium (YAM, Y₄Al₂O₉) et le pérovskite d'yttrium et aluminium (YAP, YAlO₃)^[4]. Sa structure cristalline est semblable à celle du grenat de fer et d'yttrium Y₃Fe₂(FeO₄)₃, généralement appelé YIG pour Yttrium Iron Garnet. Il est produit essentiellement par procédé de Czochralski, qui permet de faire croître des monocristaux pouvant atteindre 10 cm de diamètre et 30 cm de long.

Le YAG est essentiellement utilisé dans la fabrication des lasers dits « lasers YAG », dont il constitue le milieu amplificateur. Il n'est jamais utilisé pur mais toujours dopé avec des ions appropriés qui permettent l'inversion de population par pompage optique. C'est par exemple le cas de terres rares comme le néodyme et l'erbium, qui permettent de réaliser des lasers à l'état solide notés respectivement Nd-YAG et Er-YAG, tandis que le YAG dopé au cérium (noté Ce:YAG) est utilisé comme matériau phosphorescent pour tubes cathodiques, pour réaliser des diodes électroluminescentes blanches, ainsi que des scintillateurs pour microscopes électroniques à balayage (MEB) dans lesquels ils permettent de générer des images à faible bruit.

Découvertes en 1973, les propriétés optiques du YAG en font une matrice idéale pour un milieu amplificateur, d'autant qu'il est facile à faire croître en cylindres de quelques centimètres de diamètre. Il est souvent dopé au néodyme (le cristal résultant est rose), parfois au fer (le cristal est alors violet). Le laser Nd:YAG est l'un des lasers à l'état solide les plus répandus dans le monde, avec un large spectre d'émission, centré dans le proche infrarouge (longueur d'onde d'émission laser : 1 064 nm).