Emission von Inversen Opalen aus Seltene Erd-Leuchtstoff

In dieser Arbeit wurde ein neuartiges Material untersucht, das aus einem Seltene Erd-Leuchtstoff besteht, der zu einer photonischen Struktur geformt wurde. Seltene Erd-Leuchtstoffe haben eine große industrielle Bedeutung. Sie werden zum Beispiel als Leuchtstoff in Bildröhren, Fluoreszenzlampen und weißen LEDs zugesetzt. Eine gezielte Änderung des Emissionsspektrums ist ein wichtiges Anliegen, da hiermit eine Kontrolle der Farbe der Lampen und LEDs möglich ist. Als photonische Struktur wurde eine inverse Opalstruktur gewählt, die selbstorganisiert synthetisiert wird. So könnte dieses neuartige Material in den großen Mengen hergestellt werden, die für eine Verwendung in Lichtquellen nötig wäre. Als Leuchtstoff wurde der grüne Leuchtstoff LaPO4:Tb3+ ausgesucht, eine Übertragung auf andere Seltene Erd-Leuchtstoffe ist aber möglich. Ein wesentlicher Teil dieser Arbeit bestand aus der Entwicklung von Charakterisierungsmethoden für diese Materialen. dabei waren die wesentlichen Ergebnisse: • Es ist eine gleichmäßige Leuchtstoffverteilung durch den gesamten inversen Opal gegeben. Dies wurde sowohl mit konfokalen Mikroskopals auch Katholumineszenzaufnahmen überprüft. • Die selbstorganisierte Synthese führt zu einem geringen Q-Faktor von 10 bis 20 und zu einer hohen Anzahl von Störstellen. Die mittlere Streulänge beträgt dabei etwa 6 μm. • Durch den Vergleich von Katholumineszenz- mit Elektronenmikroskopaufnahmen konnte gezeigt werden, dass kleinere Störungen und Risse der Struktur kaum Auswirkung auf das Lumineszenzverhalten haben. Eine gewisse Größe der photonischen Struktur ist aber nötig. • Es ist möglich, die Bandlücke gezielt zu setzen. • In Bereich der Wellenlänge der Bandlücke wurden einzelne Spektrallinien um einen Faktor 3.0 reduziert. • Da diese Reduktion richtungsabhängig ist, kann das Spektrum des detektierten Lichtes in-situ verändert werden, indem die numerische Apertur der Detektionsoptik verändert wird. So konnte der Reduktionsfaktor von 3.0 auf 1.5 eingestellt werden. Das neue Material ist trotz hoher Fehlerrate und geringem Q-Faktor gut zur Beinflussung des Emissionsspektrums geeignet. Die spektrale Zusammensetzung des aufgefangenen Lichtes kann mit dem neuen Aufbau in-situ verändert werden