TY  - THES
A3  - Schweizer, Stefan
AB  - Lumineszierende Boratgläser und -glaskeramiken bieten eine vielversprechende Anwendungsmöglichkeit als temperaturstabile Lichtkonverter. In dieser Arbeit wird der Forschungsansatz verfolgt, mittels gezielter Netzwerkveränderung und Streuzentren die Effizienz des Leuchtstoffsystems zu verbessern. Zur Steigerung der Lichtausbeute werden die Gläser zu Glaskeramiken prozessiert, um die optische Weglänge durch Streuung an den gewachsenen Kristalliten im Glas zu erhöhen. Daher werden Glassysteme auf Basis von Lithium-Borat und Lithium-Aluminium-Borat mit den Seltenen Erdionen Eu3+, Tb3+ und Dy3+ als optische Aktivatoren hergestellt. Die Glassysteme werden mit Raman-Spektroskopie analysiert und thermisch durch dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) sowie durch optische Spektroskopie charakterisiert. Der Kristallisationsprozess im Glas wird durch In-situ-Röntgenbeugung und DSC sowohl isotherm als auch nicht-isotherm betrachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Lithiumkonzentration einen Einfluss auf die Nahfeldstruktur, den Glasübergang, die Kristallisationstemperatur sowie die Photolumineszenzeigenschaften des Glases hat. Der Anteil an Boroxol-Gruppen in der Nahfeldstruktur sinkt mit steigender Lithiumkonzentration. Zudem weist die Glasübergangstemperatur und damit die obere Grenze der Temperaturstabilität ein Maximum bei einem Lithium-zu-Bor-Verhältnis zwischen 1 : 3 und 1 : 4 auf. Bei zusätzlicher Dotierung mit Aluminiumoxid nimmt die Glasübergangstemperatur ab. Der Kristallisationspunkt verschiebt sich für beide Glassysteme mit zunehmender Lithiumkonzentration zu niedrigeren Temperaturen. Der Einfluss der Seltenen Erden auf Glasübergang und Kristallisation ist gering. Die Eu3+-dotierten Lithium-Boratgläser zeigen eine Photolumineszenz-Quanteneffizienz von fast 90 % (bei 396 nm), die Tb3+-dotierten von etwa 60 % (bei 486 nm) und die Dy3+-dotierten Gläser von etwa 30 % (388 nm). Diese Werte ergeben sich bei einem Lithium-zu-Bor-Verhältnis von 1 : 6. Wird die Lithiumkonzentration erhöht, so sinkt die Quanteneffizienz. Die Zugabe von Aluminiumoxid auf Kosten von Boroxid erleichtert die Glasherstellung und erhöht die Glasstabilität, verringert aber die Quanteneffizienz um bis zu 10 % gegenüber den aluminiumfreien Lithium-Boratgläsern. Ein Vergleich der Glasstabilitäten der untersuchten Glassysteme zeigt, dass sich ein Lithium-Aluminium-Boratglas mit einem Lithium-zu-Bor-Verhältnis von 1 : 2 am besten zur Glaskeramikherstellung eignet. Durch Tempern werden Li2B4O7- und Li2AlB5O10-Kristallite in den Gläsern erzeugt. Die Größe und der Anteil der erzeugten Kristallite im Glas kann über die Temperzeit, Tempertemperatur und Heizrate gesteuert werden. Optische Messungen an den Glaskeramiken zeigen, dass die Streueigenschaften monoton mit der Temperzeit wie gewünscht ansteigen.
AU  - Rimbach, Alicia Charlotte
DA  - 2020
DO  - 10.25819/ubsi/9897
KW  - Glaskeramik
KW  - In-situ-XRD
KW  - Quanteneffizienz
KW  - Glass Ceramic Material
KW  - Rare earth metal compounds
KW  - DSC
LA  - ger
PY  - 2020
TI  - Optimierung und Charakterisierung von lumineszierenden Lithium-Aluminium-Boratgläsern und -glaskeramiken
TT  - Optimization and characterization of luminescent lithium-aluminium borate glasses and glass-ceramics
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:467-18873
Y2  - 2024-11-22T11:01:56
ER  -