DE19738544A1 - Fluorescent material comprising exclusively of nanoparticles - Google Patents

Abstract

A fluorescent material comprises exclusively of a collection of nanoparticles of semiconductor material containing lanthanide element ions. Independent claims are also included for: (1) a material comprising a collection of nanoparticles having an at least two-dimensional fractal structure with one or more cage-like nanoparticle substructures including a void; and (2) production of the above materials by producing a sol of semiconductor material nanoparticles, adding one or more dopants, applying the sol to a substrate and drying. The particles comprises a II-VI material selected from ZnO, ZnS, CdS, CdSe and CdTe. The void contains a lanthanide element dopant bonded to the substructure by a ligand, preferably selected from oxygen, rhodanides, cyanides and selenocyanides.

Description

Die Erfindung betrifft fluoreszierendes Material und ein Ver­ fahren zu seiner Herstellung.The invention relates to fluorescent material and a Ver drive to its manufacture.

Aus der EP-A-0 721 976 ist fluoreszierendes Material bekannt, bei dem an nanoskalige Teilchen fixierte Er³⁺-Ionen und aus der EP-A-0 739 967 fluoreszierendes Material, bei dem an nanoskaligen Teilchen fixierte Pr³⁺-Ionen jeweils in einer Matrix auf der Basis von Kieselsäure(hetro)polykondensaten und/oder organischen Polymeren enthalten sind. Der Durchmes­ ser der nanoskaligen Teilchen beträgt bis zu 20 nm.Fluorescent material is known from EP-A-0 721 976, in which Er ³ ⁺ ions are fixed to nanoscale particles, and EP-A-0 739 967 is fluorescent material, in which Pr ³ ⁺ ions are fixed to nanoscale particles contained in a matrix based on silica (hetero) polycondensates and / or organic polymers. The diameter of the nanoscale particles is up to 20 nm.

Aus einer Matrix mit mit darin enthaltenen Erbium- oder Pra­ seodym-haltigen Ionen bestehende fluoreszierende Materialien finden z. B. Anwendung in optischen Verstärkern.From a matrix with erbium or pra contained in it fluorescent materials containing seodymium-containing ions find z. B. Application in optical amplifiers.

Aus der DE-A-41 33 621 sind nanoskalige Teichen aus II-VI-Halbleitermaterial in Kompositmaterialien wie beispielsweise Organosilikaten bekannt.DE-A-41 33 621 describes nanoscale ponds II-VI semiconductor material in composite materials such as Organosilicates known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein mit Ionen aus der Gruppe der Lanthaniden dotiertes, matrixfreies fluores­ zierendes Material bereitzustellen.The invention is based on an ion with the task the group of lanthanides doped, matrix-free fluores to provide decorative material.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst, wonach das erfindungs­ gemäße Material durch eine ausschließlich aus nanoskaligen Kristalliten aus Halbleitermaterial bestehenden Ansammlung, die Ionen aus der Gruppe der Lanthaniden enthält, gebildet ist.This task is carried out by the in the characterizing part of the To claim 1 specified features resolved, after which the Invention appropriate material through an exclusively made of nanoscale Crystallites consisting of semiconductor material, which contains ions from the group of lanthanides is.

Nanoskalig bedeutet, daß die Teilchen einen Durchmesser von mindesten 1 nm und höchsten 30 nm aufweisen. Nanoscale means that the particles have a diameter of have at least 1 nm and maximum 30 nm.  

Das erfindungsgemäße Material weist nur die nanoskaligen Teilchen und Ionen aus der Gruppe der Lanthanide auf, und es sind keine in eine Matrix eingebettete nanoskaligen Teilchen vorhanden.The material according to the invention has only the nanoscale Particles and ions from the group of lanthanides on it are not nanoscale particles embedded in a matrix available.

Unter nanoskaligen Teilchen sind bei der Erfindung Cluster oder insbesondere Kristallite bildende Clusteraggregate zu verstehen.In the invention, among nanoscale particles are clusters or especially cluster aggregates forming crystallites understand.

Die nanoskaligen Teilchen grenzen aneinander, wobei die An­ sammlung die Teilchen in dichtester Packung oder weniger dicht gepackt und mit Hohlräumen zwischen den Teilchen ent­ halten kann. Die Ansammlung sollte aber mindestens 5 Vol.% Teilchen enthalten (Anspruch 2).The nanoscale particles are adjacent to each other, the An collect the particles in the densest packing or less densely packed and with voids between the particles can hold. However, the accumulation should be at least 5 vol.% Contain particles (claim 2).

Die Ansammlung bildet vorzugsweise eine Schicht (Anspruch 3), insbesondere eine auf der Oberfläche eines Trägerkörpers aus­ gebildete Schicht.The accumulation preferably forms a layer (claim 3), in particular one on the surface of a carrier body formed layer.

Das Halbleitermaterial ist vorzugsweise aus den Hauptgruppen II und VI ausgewählt (Anspruch 4).The semiconductor material is preferably from the main groups II and VI selected (claim 4).

Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Teilchen aus zumindest einem aus der aus ZnO, ZnS, CdS, CdSe und CdTe bestehenden Stoffgruppe ausgewählten Stoff (Anspruch 5).In a preferred embodiment, the particles exist from at least one from that of ZnO, ZnS, CdS, CdSe and CdTe existing substance group selected substance (claim 5).

Die Ionen bestehen vorzugsweise aus aus Erbium und/oder Pra­ seodym und/oder Ytterbium (Anspruch 6).The ions preferably consist of erbium and / or Pra seodymium and / or ytterbium (claim 6).

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer derar­ tigen Ansammlung bestehen die Teilchen aus ZnO und die Ionen aus Erbium und/oder Praseodym (Anspruch 7), wobei es zweckmä­ ßig ist, wenn die Teilchen neben Erbium und/oder Praseodym auch Ytterbium enthalten (Anspruch 8).In a particularly preferred embodiment, one of these The accumulation consists of the particles of ZnO and the ions from erbium and / or praseodymium (claim 7), it being expedient is ugly if the particles besides erbium and / or praseodymium also contain ytterbium (claim 8).

Eine ausschließlich aus nanoskaligen Teilchen aus Halbleiter­ material bestehende Ansammlung, bei der die Teilchen weniger dicht gepackt und zwischen den Teilchen Hohlräume enthalten sind, weist vorzugsweise eine zumindest zweidimensionale fraktale Struktur mit zumindest einer einen Hohlraum der An­ sammlung einschließenden käfigförmigen Substruktur aus nano­ skaligen Teilchen auf, in welchem zumindest ein Ion aus der Gruppe der Lanthaniden angeordnet und über einen Liganden an die Substruktur gebunden ist.One made exclusively of nanoscale particles from semiconductors existing material collection where the particles are less  tightly packed and contain voids between the particles are preferably at least two-dimensional fractal structure with at least one cavity of the an collection including cage-shaped substructure made of nano scaled particles in which at least one ion from the Group of lanthanides arranged and attached via a ligand the substructure is bound.

Die fraktale Struktur ist nicht auf eine bisher beschriebene Ansammlung beschränkt, sondern kann generell bei aus nanoska­ ligen Teilchen bestehenden Ansammlungen von Vorteil sein.The fractal structure is not based on one previously described Accumulation limited, but can generally be from nanoska accumulations may be advantageous.

Demgemäß ist durch die Erfindung ein neuartiges, das erfin­ dungsgemäße Material einschließendes Material aus einer aus nanoskaligen Teilchen bestehenden Ansammlung bereitgestellt, die eine zumindest zweidimensionale fraktale Struktur mit zu­ mindest einer einen Hohlraum der Ansammlung einschließenden käfigförmigen Substruktur aus nanoskaligen Teilchen aufweist (Anspruch 9), wobei vorzugs- und vorteilhafterweise in einem Hohlraum zumindest ein Dotierstoff angeordnet und über einen Liganden an die Substruktur gebunden ist (Anspruch 10).Accordingly, the invention is a novel that invented material including material according to the invention existing nanoscale particle collection, which has an at least two-dimensional fractal structure at least one enclosing a cavity of the collection has cage-shaped substructure made of nanoscale particles (Claim 9), preferably and advantageously in one Cavity at least one dopant arranged and over a Ligand is bound to the substructure (claim 10).

Der Dotierstoffist vorzugsweise aus der Gruppe der Lanthani­ den ausgewählt (Anspruch 11) und besteht vorzugsweise aus Er­ bium und/oder Praseodym und/oder Ytterbium (Anspruch 12), wo­ bei es zweckmäßig ist, wenn die Teilchen Ytterbium enthalten (Anspruch 13).The dopant is preferably from the group of the lanthani selected (claim 11) and preferably consists of Er bium and / or praseodymium and / or ytterbium (claim 12) where it is useful if the particles contain ytterbium (Claim 13).

Ein Ligand ist vorzugsweise aus der aus Sauerstoff, den Rho­ daniden, den Cyaniden und den Selenocyaniden bestehenden Gruppe ausgewählt (Anspruch 14).A ligand is preferably made of oxygen, the Rho daniden, the cyanides and the selenocyanides Group selected (claim 14).

Die Teilchen bestehen vorzugsweise aus einem Sulfid eines aus der Gruppe der Übergangsmetalle und der Hauptgruppe II des Periodensystems ausgewählten Elements (Anspruch 15) und/oder aus einem Selenid eines aus der Gruppe der Übergangsmetalle und der Hauptgruppe II des Periodensystems ausgewählten Ele­ ments (Anspruch 16) und/oder aus einem Tellurid eines aus der Gruppe der Übergangsmetalle und der Hauptgruppe II des Peri­ odensystems ausgewählten Elements (Anspruch 17) und/oder aus einem Halbleitermaterial mit einer der Zinkblende vergleich­ baren Kristallgitterstruktur (Anspruch 18) und/oder aus einem Halbleitermaterial mit einer dem Wurtzit vergleichbaren Kri­ stallgitterstruktur (Anspruch 19). Daß das Halbleitermaterial eine der Zinkblende oder dem Wurtzit vergleichbare Kristall­ gitterstruktur aufweist bedeutet, daß die aus diesem Halblei­ termaterial gebildete Ansammlung aus nanoskaligen Teilchen eine fraktale Struktur wie nanoskalige Teilchen aus Zinkblen­ de oder Wurtzit bilden kann.The particles preferably consist of one sulfide the group of transition metals and the main group II of Periodic table selected element (claim 15) and / or from a selenide one from the group of transition metals and the main group II of the periodic table selected Ele  elements (claim 16) and / or from a telluride one from the Group of transition metals and main group II of the Peri odensystems selected element (claim 17) and / or compare a semiconductor material with one of the zinc diaphragms baren crystal lattice structure (claim 18) and / or from a Semiconductor material with a kri comparable to the wurtzite stall grid structure (claim 19). That the semiconductor material a crystal comparable to the zinc screen or the wurtzite Lattice structure means that from this semi-lead Term material-formed accumulation of nanoscale particles a fractal structure like nanoscale particles made from zinc balls de or Wurtzit can form.

Bei der erfindungsgemäßen Ansammlung kann sich ein Dotier­ stoff im Innern eines nanoskaligen Teilchens befinden oder durch einen Liganden von außen an ein Teilchen gebunden sein.A doping can occur in the accumulation according to the invention substance inside a nanoscale particle or be bound to a particle from the outside by a ligand.

Die erfindungsgemäßen Ansammlungen oder Schichten sind vor­ teilhafterweise sehr gut für die Realisierung optischer Ver­ stärker, insbesondere planarer Laserkomponenten, vorzugsweise Komponenten, die bei 1,3 µm und 1,5 µm Wellenlänge strahlen, geeignet.The collections or layers according to the invention are before partially very good for the realization of optical ver stronger, especially planar laser components, preferably Components that radiate at 1.3 µm and 1.5 µm wavelength suitable.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines erfindungs­ gemäßen Materials wird so durchgeführt, daß ein nanoskalige Teilchen aus Halbleitermaterial enthaltendes Sol hergestellt wird, dem Sol Ionen zumindest eines Dotierstoffs zugesetzt werden, den die zu erzeugende Ansammlung aufweisen sollen, und das Sol auf einen Trägerkörper aufgebracht und zur Trocknung gebracht wird (Anspruch 20).An advantageous method for producing an Invention modern material is carried out so that a nanoscale Particles made of sol containing semiconductor material is added to the sol ions of at least one dopant the accumulation to be created should have, and the sol is applied to a carrier body and for Drying is brought (claim 20).

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorteilhafterweise gelungen, vorzugsweise schichtförmige erfindungsgemäße fluo­ reszierende Materialien herzustellen, die durch eine aus nanoskaligen Teilchen aus Halbleitermaterial der Hauptgruppe II und VI bestehenden Ansammlung gebildet ist, die Erbium- und/oder Praseodym enthält, wobei die Erbium- und/oder Pra­ seodymkonzentration bis zu 20 mol-% beträgt.It is advantageous with the method according to the invention succeeded, preferably layered fluo invention to produce resected materials made by a nanoscale particles of semiconductor material from the main group II and VI existing collection is formed, the erbium  and / or praseodymium, the erbium and / or pra seodymium concentration is up to 20 mol%.

Dabei können insbesondere im Fall eines der Ansprüche 5 bis 8 oder nanoskalige Teilchen enthaltende Sole synthetisiert wer­ den, mit denen durch Spin-On- oder Tauchbeschichtung und in einem nachfolgenden Tempern auf einem Trägerkörper erfin­ dungsgemäße Ansammlungen aus nanoskaligen Teilchen in Form von Schichten mit einer Schichtdicke von bis zu 10 µm erhal­ ten werden können.In this case, in particular in the case of one of claims 5 to 8 or sols containing nanoscale particles are synthesized the ones with which by spin-on or dip coating and in a subsequent annealing on a carrier body collections according to the invention from nanoscale particles in the form of layers with a layer thickness of up to 10 µm can be.

Diese Ansammlungen oder Schichten sind vorteilhafterweise op­ tisch transparent. Im Fall der Ansprüche 5 und 6 weisen die Ansammlungen oder Schichten Fluoreszenzbanden im nahen Infra­ rotbereich bei 1540 nm bei Dotierung mit Erbium und bei 1300 nm bei Dotierung mit Praseodym auf. Die Fluoreszenzlebensdau­ ern betragen vorteilhafterweise bei den mit Erbium dotierten Schichten etwa 10 ms.These accumulations or layers are advantageously op table transparent. In the case of claims 5 and 6, the Accumulations or layers of fluorescent bands in the near infra red range at 1540 nm when doped with erbium and at 1300 nm when doped with praseodymium. The fluorescence lifetime are advantageously in the case of those doped with erbium Layers about 10 ms.

Besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine Verbesserung der optischen Qualität der erzeugten, inbesondere schichtförmigen erfindungsgemäßen Ansammlungen aus nanoskaligen Teilchen ist es, wenn dem Sol neben den Ionen des Dotierstoffs ein aus der Gruppe der Metallalkoxide ausgewählter Stoff zugesetzt wird (Anspruch 21), beispielsweise Metallalkoxide auf der Basis von Ge, Sn, Ti usw. Vorzugsweise wird Tetraethoxysilan zuge­ setzt (Anspruch 22). Durch Anwendung dieser Maßnahme wird die optische Qualität der erfindungsgemäßen Ansammlungen, insbe­ sondere deren optische Transparenz, dramatisch verbessert. Außerdem ist eine Kontrolle der Brechzahl möglich.Particularly advantageous in terms of improving the optical quality of the generated, in particular layered collections of nanoscale particles according to the invention it when the sol in addition to the ions of the dopant from the Group of metal alkoxides selected substance is added (Claim 21), for example based on metal alkoxides of Ge, Sn, Ti, etc. Preferably tetraethoxysilane is added sets (claim 22). By applying this measure the optical quality of the collections according to the invention, esp especially their optical transparency, dramatically improved. A control of the refractive index is also possible.

Es ist darauf hinzuweisen, daß zugesetzte Metallalkoxide und/oder zugesetztes Tetraethoxysilan (TEOS) keine Matrix im vorstehenden Sinne darstellen.It should be noted that added metal alkoxides and / or added tetraethoxysilane (TEOS) no matrix in the represent the above sense.

Die erfindungsgemäßen Materialien können insbesondere mit ei­ nem erfindungsgemäßen Verfahren billig hergestellt werden und weisen insbesondere in bezug auf die Fluoreszenzeigenschaften im nahen Infrarotbereich die Eigenschaft einer hohen opti­ schen Transperenz eines Laserns im oxidischen Medium sowohl bei Praseodym als auch bei Erbium auf. Lasern im mit Praseo­ dym dotierten oxidischen Medium ist bislang nicht beobachtet worden. Überdies sind bei einem erfindungsgemäßen Material verwendbare nanoskalige Teilchen aus ZnO und ZnS sehr preis­ wert und ökologisch gesehen hoch geeignet.The materials of the invention can in particular with egg nem method according to the invention are inexpensive to produce and  have particular reference to the fluorescence properties in the near infrared range the property of a high opti transperency of a laser in the oxidic medium both with praseodymium as well as with erbium. Lasering with Praseo dym doped oxidic medium has so far not been observed been. Moreover, in the case of a material according to the invention usable nanoscale particles made of ZnO and ZnS very cheap worth and ecologically highly suitable.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sollte das Sol mindestens 0,01 mol/l des die nanoskaligen Teilchen bildenden chemischen Stoffes enthalten und kann beispielsweise bis zu wenigstens 3 mol/l dieses Stoffes enthalten.In the method according to the invention, the sol should at least 0.01 mol / l of the chemical forming the nanoscale particles Contain substance and can for example up to at least 3 contain mol / l of this substance.

Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, daß das erfin­ dungsgemäße Verfahren ein Einschrittverfahren ist.A particular advantage is the fact that this is invented process according to the invention is a one-step process.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen in stark vereinfachter schematischer und nichtmaßstäblicher Darstel­ lung:The invention is illustrated in the description below of the figures explained in more detail by way of example. It show in strong simplified schematic and not to scale representation lung:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine beispielhafte erfindungs­ gemäße Ansammlung aus nanoskaligen Teilchen in Form einer Schicht auf einem Trägerkörper, Fig. 1 shows a section through an exemplary fiction, modern collection of nanoscale particles in the form of a layer on a support body,

Fig. 2 ein in einem Gefäß enthaltenes Sol zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Ansammlung, Fig. 2 is a contained in a vessel Sol for the preparation of a collection according to the invention,

Fig. 3 in nochmals vergrößerter Darstellung einen von den Teilchen käfigförmig umschlossenen kleinsten Hohl­ raum einer fraktalen Struktur, in welchem sich ein Dotierstoff befindet, der durch einen Liganden che­ misch an ein Teilchen gebunden ist, A cage-shaped enclosed hollow space of the smallest particles of a fractal structure in which a dopant is located, of the surface by a ligand is attached to a particle mixing Fig. 3 in further enlarged scale;

Fig. 4 einen stark vergrößerten Ausschnitt aus einer er­ findungsgemäßen Ansammlung, der eine fraktale Struktur dieser Ansammlung andeutet, Fig. 4 is a greatly enlarged detail of a he inventive collection, which indicates a fractal structure of this collection,

Fig. 5 in einem Diagramm ein charakteristisches Transien­ tenspektrum eines mit Er³⁺-Ionen dotierten erfin­ dungsgemäßen fluoreszierenden Materials aus ZnO-Teilchen, wobei dieses Diagramm ein weiteres Dia­ gramm aufweist, das eine zeitliche Abklingkurve ei­ ner Fluoreszenz zeigt, Fig. 5 a diagram showing a characteristic of a transien tenspektrum with Er ³ ⁺ ions doped to the invention OF INVENTION fluorescent material of ZnO-particles, said graph comprising a further slide program, which shows a time decay fluorescence ei ner,

Fig. 6 ein charakteristisches Transientenspektrum eines mit Er³⁺-Ionen und zusätzlich mit Yb³⁺-Ionen dotier­ ten erfindungsgemäßen fluoreszierenden Materials aus ZnO-Teilchen, wobei dieses Diagramm ein weite­ res Diagramm aufweist, das eine zeitliche Abkling­ kurve einer Fluoreszenz zeigt, und 6 is a characteristic transients and Yb, the temporal decay curve of a fluorescent displays. One with Er ³ ⁺ ions additional ³ ⁺ ion doping th fluorescent material according to the invention from ZnO particles, said diagram having a wide res chart, and

Fig. 7a und 7b ein charakteristisches Transientenspektrum eines mit Pr³⁺-Ionen dotierten und ZnO enthaltenden Sols und eines aus diesem Sol erzeugten erfindungs­ gemäßen fluoreszierenden Materials aus ZnO-Teil­ chen, wobei das Diagramm nach Fig. 7b zusätzlich ein Diagramm aufweist, das eine zeitliche Abkling­ kurve einer Fluoreszenz zeigt. Figures 7a and 7b a characteristic transient spectrum. A doped with Pr ³ ⁺ ions and ZnO sol containing and one from this sol produced fiction, modern fluorescent material of ZnO-part surfaces, the diagram of Figure 7b further comprises. A diagram showing a time decay curve of fluorescence shows.

Bei dem erfindungsgemäßen Material bildet die ausschließlich aus nanoskaligen Teilchen aus Halbleitermaterial bestehende Ansammlung, die Ionen aus der Gruppe der Lanthaniden enthält, nicht zuletzt herstellungsbedingt vorzugsweise eines Schicht, die auf der Oberfläche eines Trägerkörpers angeordnet ist.In the material according to the invention that forms exclusively consisting of nanoscale particles made of semiconductor material Accumulation that contains ions from the group of the lanthanides, not least due to the manufacturing process, preferably one layer, which is arranged on the surface of a carrier body.

Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel eines derartigen erfindungsgemäßen Materials. In dieser Figur sind die Ansamm­ lung mit 1 und die nanoskaligen Teilchen, aus der diese An­ sammlung 1 ausschließlich besteht und die grob durch nur ei­ nige Punkte angedeutet sind, mit 10 bezeichnet. Fig. 1 shows schematically an example of such a material according to the invention. In this figure, the accumulation with 1 and the nanoscale particles from which this collection 1 consists exclusively and which are roughly indicated by only a few points, with 10 .

Die Ansammlung 1 bildet eine Schicht 2, die auf der Oberflä­ che 70 eines Trägerkörpers 7 angeordnet ist.The accumulation 1 forms a layer 2 , which is arranged on the surface 70 of a carrier body 7 .

Als ein Beispiel sei die Herstellung einer ausschließlich aus nanoskaligen Teilchen aus ZnO bestehenden Ansammlung 1, die Erbiumionen enthält, beschrieben.As an example, the production of a collection 1 consisting exclusively of nanoscale particles of ZnO and containing erbium ions is described.

In beiden Fällen wird ein die nanoskalige Teilchen aus ZnO enthaltendes Sol 6 (Fig. 2) hergestellt, dem Sol 6 die Er­ bium- oder Praseodymionen als Dotierstoff 4 zugesetzt und das Sol 6 auf dem Trägerkörper 7 aufgebracht und zur Trocknung gebracht.In both cases, a sol 6 ( FIG. 2) containing the nanoscale particles of ZnO is produced, the sol 6 is added with the bium or praseodymium ions as dopant 4 and the sol 6 is applied to the carrier body 7 and brought to drying.

Bei der Herstellung der die Erbiumionen enthaltenden Ansamm­ lung 1 wird das Sol 6 beispielsweise aus Zn(OAc)₂ × 2 H₂O her­ gestellt.In the preparation of the erbium-containing Ansamm lung 1, the sol is, for example, made of Zn (OAc) ₂ x 2 H ₂ O forth. 6

Zum Beispiel werden 4,39 g Zn(OAc)₂ × 2 H₂O in 1-Propanol 20 min lang bei einer Temperatur zwischen 130°C und 140°C reflu­ xiert. Danach werden etwa 5 ml Lösungsmittel abdestilliert. Die verbleibende heiße Zn-precursor-Suspension wird durch schnelle Zugabe von 9 ml einer Lösung von etwa 25% Tetrame­ thylammoniumhydroxid in Methanol hydrolisiert. Dabei fällt ein weißer Niederschlag aus, der sich nach wenigen Minuten vollständig wieder auflöst. Die danach entstehende klare Flüssigkeit bildet das die nanoskaligen Teilchen 10 aus ZnO enthaltende Sol 6, das auf Raumtemperatur abgekühlt und durch Vakuumverdampfung auf etwa 10 ml eingeengt wird. Es entsteht ein 2 mol ZnO enthaltendes Sol 6.For example, 4.39 g of Zn (OAc) ₂ × 2 H ₂ O are refluxed in 1-propanol for 20 minutes at a temperature between 130 ° C and 140 ° C. Then about 5 ml of solvent are distilled off. The remaining hot Zn precursor suspension is hydrolyzed by the rapid addition of 9 ml of a solution of about 25% tetramethylammonium hydroxide in methanol. A white precipitate precipitates, which completely dissolves after a few minutes. The resulting clear liquid forms the sol 6 containing the nanoscale particles 10 of ZnO, which is cooled to room temperature and concentrated to about 10 ml by vacuum evaporation. A sol 6 containing 2 mol of ZnO is formed.

Diesem Sol 6 werden die Erbiumionen als Dotierstoff 4 zuge­ setzt. Dazu werden beispielsweise und vorzugsweise nach einem Alternlassen des Sols 6 um einem Tag bei Raumtemperatur etwa 0,069 g dehydratisiertes Er(OAc)₃, entsprechend etwa 2 mol% bezogen auf ZnO, unter Rühren im Sol 6 gelöst. This sol 6 , the erbium ions are added as dopant 4 . For this purpose, for example, and preferably after aging the sol 6 by one day at room temperature, about 0.069 g of dehydrated Er (OAc) ₃ , corresponding to about 2 mol% based on ZnO, are dissolved in the sol 6 with stirring.

Nach der vollständigen Lösung des Er(OAc)₃ liegt ein Sol 6 vor das nanoskalige Teilchen aus ZnO und Er³⁺-Ionen als Do­ tierstoff 4 enthält. Mit diesem Sol 6 wird die Oberfläche 70 des beispielsweise aus Glas oder Silizium bestehenden Träger­ körpers 7 beschichtet. Die Schicht aus dem Sol 6 wird auf der Oberfläche 70 des Trägerkörpers 7 wird zur Trocknung ge­ bracht, wonach die trockene Schicht 2 vorliegt, welche die aus den nanoskaligen Teilchen 10 bestehende Ansammlung 1 bil­ det.After the complete dissolution of the Er (OAc) ₃ , a sol 6 is present which contains nanoscale particles of ZnO and Er ³ ⁺ ions as the animal substance 4 . This sol 6 is used to coat the surface 70 of the carrier body 7, for example made of glass or silicon. The layer of the sol 6 is on the surface 70 of the support body 7 is brought to drying ge, after which the dry layer 2 is present, which consists of the nanoscale particles 10 accumulation 1 bil det.

Die Beschichtung des Trägerkörpers 7 kann beispielsweise mit­ tels Spin-On-Technik oder Tauchbeschichtung erfolgen. Bei der Spin-On-Technik wird beispielsweise eine kleine Menge des Sols 6 auf die Oberfläche 70 des Trägerkörpers 7 aufgebracht, die um eine zur Oberfläche 70 senkrechte Achse gedreht wird, beispielsweise mit 400 bis 600 Umdrehungen pro Minute und beispielsweise 40 s lang. Bei der Tauchbeschichtung wird der Trägerkörper 7 so in das Sol 6 getaucht, daß seine zu be­ schichtende Oberfläche 70 senkrecht zur Oberfläche des flüs­ sigen Sols 6 steht, und danach der Körper 7 langsam, bei­ spielsweise mit einer Geschwindigkeit von 3 cm/min in Rich­ tung senkrecht zur Oberfläche des Sols 6 aus dem Sol 6 her­ ausgezogen.The carrier body 7 can be coated, for example, by means of spin-on technology or dip coating. In the spin-on technique, for example, a small amount of the sol 6 is applied to the surface 70 of the carrier body 7 , which is rotated about an axis perpendicular to the surface 70 , for example at 400 to 600 revolutions per minute and for example for 40 s. In the dip coating, the carrier body 7 is so immersed in the sol 6 that its surface 70 to be coated is perpendicular to the surface of the liquid sol 6 , and then the body 7 slowly, for example at a speed of 3 cm / min in rich device pulled perpendicular to the surface of the sol 6 from the sol 6 forth.

Die Trocknung der nassen Schicht auf der Oberfläche 70 des Trägerkörpers 7 kann beispielsweise so vorgenommen werden, daß die nasse Schicht zunächst beispielsweise etwa eine Stun­ de lang bei etwa 400°C und danach etwa eine Stunde lang bei 800°C an der Luft getempert wird.The drying of the wet layer on the surface 70 of the carrier body 7 can, for example, be carried out in such a way that the wet layer is first heat-treated in air at about 400 ° C. for about one hour and then at 800 ° C. for about an hour.

Nach dieser Trocknung liegt eine etwa 1 bis 2 µm dicke Schicht 2 vor, die ausschließlich aus nanoskaligen Teilchen 10 aus ZnO besteht und mit Erbium als Dotierstoff 4 dotiert ist und die optisch transparent und vorteilhafterweise in ei­ nem Einschrittverfahren hergestellt ist. After this drying, there is an approximately 1 to 2 μm thick layer 2 which consists exclusively of nanoscale particles 10 made of ZnO and is doped with erbium as dopant 4 and which is optically transparent and advantageously produced in a one-step process.

Dickere Schichten 2 können durch Einstellung der Viskosität des Sols 6 in Richtung größerer Dickflüssigkeit erhalten wer­ den.Thicker layers 2 can be obtained by adjusting the viscosity of the sol 6 in the direction of larger thick liquid.

Zur Verbesserung der optischen Qualität der Schicht 2 wurden bei dem beschriebenen Herstellungsbeispiel nach der vollstän­ digen Auflösung des Er(OAc)₃ im Sol 6 beispielsweise 892 µl Tetraethoxysilan unter etwa einstündigem Rühren dem Sol 6 hinzugefügt und erst danach der Trägerkörper 7 mit dem Sol beschichtet. Das zugegebene Tetraethoxysilan bildet keine Ma­ trix.To improve the optical quality of layer 2 , in the production example described, after the complete dissolution of the Er (OAc) ₃ in sol 6, for example 892 μl of tetraethoxysilane were added to the sol 6 with stirring for about one hour, and only then was the carrier body 7 coated with the sol. The added tetraethoxysilane does not form a matrix.

Bei dem beschriebenen Herstellungsbeispiel kann anstelle von Erbium oder zusätzlich zu Erbium auch mit anderen Lanthani­ den, beispielsweise mit Praseodym und/oder Ytterbium dotiert werden. In diesem Fall wird beispielsweise anstelle von Er(OAc)₃ oder zusätzlich zu diesem Stoff Pr(OAc)₃ und/oder Yb(OAc)₃ im Sol 6 gelöst.In the production example described, instead of erbium or in addition to erbium, other lanthanides can also be doped, for example with praseodymium and / or ytterbium. In this case, for example, instead of Er (OAc) ₃ or in addition to this substance, Pr (OAc) ₃ and / or Yb (OAc) _{3 is dissolved} in sol 6 .

Eine mit diesem Verfahren hergestellte Ansammlung 1 ist sehr gut für die Realisierung optischer Verstärker, insbesondere planarer Laserkomponenten, die bei 1,3 µm und 1,5 µm Wellen­ länge strahlen, geeignet.A collection 1 produced with this method is very well suited for the implementation of optical amplifiers, in particular planar laser components which emit wavelengths at 1.3 μm and 1.5 μm.

Als anderes Beispiel sei die Herstellung einer ausschließlich aus nanoskaligen Teilchen aus CdSe bestehenden Ansammlung 1, die Praseodymionen enthält, beschrieben.Another example is the production of a collection 1 consisting exclusively of nanoscale particles of CdSe and containing praseodymions.

Bei diesem Beispiel werden beispielsweise 2,30 g wasserfreies Cd(OAc)₂ und 0.106 g dehydratisiertes Pr(OAc)₃ in 100 ml spektroskopisch hochreinem Ethanol vorgelegt und etwa 3 Stun­ den lang bei einer Temperatur zwischen 80°C und 90°C reflu­ xiert. Danach werden etwa 50 ml Lösungsmittel abdestilliert. Nach Verdünnen der schwach grünlichen Lösung mit 50 ml spek­ troskopisch hochreinem Ethanol resultiert eine ethanolische Lösung, in der 01 mol Cd²⁺-Ionen und bezogen auf die Cd²⁺-Ionen 3 mol-% Pr³⁺-Ionen gelöst sind. In this example, for example, 2.30 g of anhydrous Cd (OAc) ₂ and 0.106 g of dehydrated Pr (OAc) _{3 are placed} in 100 ml of spectroscopically high-purity ethanol and refluxed for about 3 hours at a temperature between 80 ° C. and 90 ° C. . Then about 50 ml of solvent are distilled off. After diluting the slightly greenish solution with 50 ml of spectroscopically high-purity ethanol, an ethanolic solution results in which 01 mol of Cd ² ⁺ ions and, based on the Cd ² ⁺ ions, 3 mol% of Pr ³ ⁺ ions are dissolved.

Von der so erhaltenen Cd-Precursor-Lösung werden beispiels­ weise 20 ml im Vakuum eingeengt, wonach ein weißlicher Rück­ stand verbleibt, der vakuumgetrocknet wird.From the Cd precursor solution thus obtained, for example as 20 ml concentrated in vacuo, after which a whitish back remains, which is vacuum dried.

Der Rückstand wird unter Inertgasatmosphäre, beispielsweise aus Argon, in beispielsweise 1,25 ml oder 4 mol n-Butylphosphan und beispielsweise 1,027 ml spektroskopisch hochreinem Ethanol 1 aufgenommen und durch Rühren bei Raum­ temperatur gelöst, so daß eine Lösung resultiert, in der 0,8 mol Cd²⁺-Ionen gelöst sind.The residue is taken up under an inert gas atmosphere, for example from argon, in, for example, 1.25 ml or 4 mol of n-butylphosphine and for example 1.027 ml of spectroscopically high-purity ethanol 1 and dissolved by stirring at room temperature, so that a solution results in which 0.8 mol of Cd ² ⁺ ions are dissolved.

Danach werden zu dieser Lösung unter Inertgasatmosphäre und unter starkem Rühren 222 µl oder 4,5 mol Bis-(Trimethylsilyl)selenid getropft, wonach ein gelbes Sol 6 entsteht, das 0,4 mol CdSe in Form nanoskaliger Teilchen 10 und überdies Pr³⁺-Ionen als Dotierstoff 4 enthält.Thereafter, 222 μl or 4.5 mol of bis- (trimethylsilyl) selenide are added dropwise to this solution under an inert gas atmosphere and with vigorous stirring, after which a yellow sol 6 is formed which contains 0.4 mol of CdSe in the form of nanoscale particles 10 and, moreover, Pr ³ ⁺- Contains ions as dopant 4 .

Zur Verbesserung der optischen Qualität der mit diesem Sol 6 zu erzeugenden Ansammlung 1 oder Schicht 2 werden diesem Sol 6 beispielsweise unter einstündigem Rühren 90 µl oder 4,48 Mol Tetraethoxysilan beispielsweise unter einstündigem Rühren zugegeben.In order to improve the optical quality of this sol 6 with this sol 6 to be generated Group 1 or layer 2 ul for example, under stirring 90 or 4.48 mole of tetraethoxysilane was added, for example, under stirring.

Danach wird der Trägerkörpers 7 mit dem Sol 6 beschichtet, vorzugsweise mittels der oben beschriebenen Spin-On-Technik oder der oben beschriebenen Tauchbeschichtung.The carrier body 7 is then coated with the sol 6 , preferably by means of the spin-on technique described above or the dip coating described above.

Die Trocknung der nassen Schicht auf der Oberfläche 70 des Trägerkörpers 7 wird beispielsweise so vorgenommen, daß die nasse Schicht zunächst im Vakuumofen bei etwa 1 mbar inner­ halb von 30 min auf 200°C erhitzt und danach etwa zwei Stun­ den lang getempert wird.The drying of the wet layer on the surface 70 of the carrier body 7 is carried out, for example, in such a way that the wet layer is first heated in a vacuum oven at about 1 mbar within 30 minutes to 200 ° C. and then annealed for about two hours.

Nach Abkühlung auf Raumtemperatur im Vakuum liegt eine bis zu 5 µm dicke Schicht 2 vor, die ausschließlich aus nanoskaligen Teilchen 10 aus CdSe besteht und mit Praseodym als Dotier­ stoff 4 dotiert ist und die optisch transparent und vorteil­ hafterweise in einem Einschrittverfahren hergestellt ist. Das dem Sol 6 zugegebene Tetraethoxysilan bildet auch bei dieser Schicht 2 keine Matrix.After cooling to room temperature in a vacuum, there is a layer 2 up to 5 μm thick which consists exclusively of nanoscale particles 10 of CdSe and is doped with praseodymium as dopant 4 and which is optically transparent and advantageously produced in a one-step process. The tetraethoxysilane added to the sol 6 does not form a matrix in this layer 2 either.

Dickere Schichten 2 können auch hier durch Einstellung der Viskosität des Sols 6 in Richtung größerer Dickflüssigkeit erhalten werden.Thicker layers 2 can also be obtained here by adjusting the viscosity of the sol 6 in the direction of larger thick liquid.

Auch bei diesem anderen Herstellungsbeispiel kann anstelle von Praseodym oder zusätzlich zu Praseodym auch mit anderen Lanthaniden, beispielsweise mit Erbium und/oder Ytterbium do­ tiert werden. In diesem Fall wird beispielsweise anstelle von Pr(OAc)₃ oder zusätzlich zu diesem Stoff Er(OAc)₃ und/oder Yb(OAc)₃ im Sol 6 oder einer zur Herstellung des Sols 6 ver­ wendeten Flüssigkeit gelöst.In this other production example too, instead of praseodymium or in addition to praseodymium, other lanthanides, for example erbium and / or ytterbium, can also be used. In this case, for example, instead of Pr (OAc) ₃ or in addition to this substance, Er (OAc) ₃ and / or Yb (OAc) _{3 is dissolved} in sol 6 or a liquid used to produce the sol 6 .

Eine mit diesem anderen Verfahren hergestellte Ansammlung 1 ist ebenfalls sehr gut für die Realisierung optischer Ver­ stärker, insbesondere planarer Laserkomponenten, die bei 1,3 µm und 1,5 µm Wellenlänge strahlen, geeignet.A collection 1 produced with this other method is also very well suited for the realization of optical amplifiers, in particular planar laser components which emit wavelengths at 1.3 μm and 1.5 μm.

Bei einem erfindungsgemäßen Material kann ein aus einem Lanthanidion bestehender Dotierstoff 4 ganz im Innern eines einzelnen nanoskaligen Teilchens 10 enthalten und/oder von außen über einen Liganden 5 an ein solches Teilchen 10 gebun­ den sein.In the case of a material according to the invention, a dopant 4 consisting of a lanthanide ion can be contained entirely inside a single nanoscale particle 10 and / or can be bound to such a particle 10 from the outside via a ligand 5 .

In der Fig. 3 sind beide möglichen Fälle angedeutet. In die­ ser Figur ist jedes nanoskalige Teilchen 10 durch einen grö­ ßeren Kreis und der Dotierstoff 4 und Ligand 5 jeweils durch einen im Vergleich zum Kreis des Teilchens 10 deutlich klei­ neren Kreis grob vereinfacht dargestellt.Both possible cases are indicated in FIG. 3. In this figure, each nanoscale particle 10 is represented in a roughly simplified manner by a larger circle and the dopant 4 and ligand 5 each by a circle which is significantly smaller than the circle of the particle 10 .

Einmal befindet sich der kleinere Kreis des Dotierstoffs 4 ganz im Inneren des größeren Kreises eines Teilchens 10, d. h. dieser Dotierstoff 4 befindet sich im Innern des Teilchens 10, und einmal außerhalb des größeren Kreises eines Teilchens 10, d. h. dieser Dotierstoff 4 befindet sich ganz außerhalb des Teilchens 10.First, the smaller circle of dopant 4 is located inside the larger circle of a particle 10 , ie this dopant 4 is located inside the particle 10 , and once outside the larger circle of a particle 10 , ie this dopant 4 is located completely outside the Particle 10 .

Der außerhalb des Teilchens 10 befindliche Dotierstoff 4 ist durch den Liganden 5 am Teilchen 10 fixiert. Dies ist in der Fig. 3 darin zu erkennen, daß zwischen dem außerhalb des größeren Kreises eines Teilchens 10 liegenden und in einem Abstand von diesem größeren Kreis angeordneten kleineren Kreis des Dotierstoffs 4 der kleinere Kreis des Liganden 5 angeordnet ist, der einerseits durch ein Strichpaar mit dem kleineren Kreis des Dotierstoffs und andererseits durch ein Strichpaar mit dem größeren Kreis des Teilchens 10 verbunden ist. Ein Strichpaar deutet eine chemische Bindung an.The dopant 4 located outside of the particle 10 is fixed by the ligand at 5 particles 10th This can be seen in FIG. 3 in that between the smaller circle of the dopant 4 lying outside the larger circle of a particle 10 and at a distance from this larger circle, the smaller circle of the ligand 5 is arranged, on the one hand by a pair of lines is connected to the smaller circle of the dopant and on the other hand by a pair of lines to the larger circle of the particle 10 . A pair of lines indicates a chemical bond.

Eine erfindungsgemäße Ansammlung 1 kann eine eine fraktale Struktur mit zumindest einer einen Hohlraum der Ansammlung einschließenden käfigförmigen Substruktur aus nanoskaligen Teilchen aufweisen, in welchem zumindest ein Ion aus der Gruppe der Lanthaniden angeordnet und über einen Liganden an die Substruktur gebunden ist.A collection 1 according to the invention can have a fractal structure with at least one cage-shaped substructure including nanoscale particles that encloses a cavity of the collection, in which at least one ion from the group of the lanthanides is arranged and bound to the substructure via a ligand.

Eine derartige fraktale Struktur ist in der Regel dreidimen­ sional, kann aber auch zweidimensional sein.Such a fractal structure is usually three-dimensional regional, but can also be two-dimensional.

Die Fig. 3 stellt zugleich grob vereinfacht eine kleinste Substruktur eines besonders einfach gewählten und in Fig. 4 dargestellten Beispiels einer der Einfachheit halber zweidi­ mensionalen fraktalen Struktur dar, die eine erfindungsgemäße Ansammlung 1 aufweisen kann.The Fig. 3 at the same time very simplified a smallest substructure of an example shown in a particularly simple and selected in FIG. 4 for simplicity a zweidi dimensional fractal structure group which may have a collection 1 according to the invention.

Die Substruktur ist in den Fig. 3 und 4 mit 30 bezeichnet und besteht aus sechs nanoskaligen Teilchen 10, die einen Hohlraum 31 käfigförmig umschließen, in welchem wie in der Fig. 3 zumindest ein Dotierstoff 4 angeordnet sein kann, der durch einen Liganden 5 an ein Teilchen 10 gebunden sein kann. The substructure is designated by 30 in FIGS. 3 and 4 and consists of six nanoscale particles 10 , which enclose a cavity 31 in a cage shape, in which, as in FIG. 3, at least one dopant 4 can be arranged, which is connected by a ligand 5 a particle 10 can be bound.

In der fraktalen Struktur nach Fig. 4 sind jeweils sechs Substrukturen 30 ähnlich wie die Teilchen 10 in Fig. 3 ange­ ordnet und umschließen käfigförmig einen im Vergleich zum Hohlraum 31 nach Fig. 3 größeren Hohlraum 31. Jeweils sechs solche Anordnungen aus jeweils sechs Substrukturen 30, die einen größeren Hohlraum käfigförmig umschließen, können wie­ derum so angeordnet sein, daß sie selbst wieder einen noch größeren Hohlraum 31 käfigförmig umschließen. Dieses Schema läßt sich prinzipiell beliebig fortsetzen.In the fractal structure of Fig. 4 six substructures 30 is 3 are each similar to the particles 10 in Fig. Arranges and enclosing cage-shaped larger in comparison with the cavity 31 of FIG. 3 cavity 31. Six such arrangements each consisting of six substructures 30 , which enclose a larger cavity in a cage shape, can in turn be arranged such that they themselves enclose an even larger cavity 31 in a cage shape. In principle, this scheme can be continued as desired.

In allen im Vergleich zum Hohlraum 31 in Fig. 3 größeren Hohlräumen 31 können jeweils ein oder mehrere Dotierstoffe 4 über Liganden 5 an Teilchen 10 gebunden sein.In all of the cavities 31 that are larger than the cavity 31 in FIG. 3, one or more dopants 4 can be bound to particles 10 via ligands 5 .

Die Erfindung ist nicht auf die beispielhafte fraktale Struk­ tur beschränkt, sondern umfaßt alle fraktalen Strukturen, die in einer erfindungsgemäßen Ansammlung 1 aufgrund der verwen­ deten Stoffe, aus denen die nanoskaligen Teilchen bestehen, und der verwendeten Dotierstoffe erzeugt werden können.The invention is not limited to the exemplary fractal structure, but encompasses all fractal structures which can be produced in a collection 1 according to the invention on account of the substances used, from which the nanoscale particles consist, and the dopants used.

In der Fig. 5 ist für den nahen Infrarotbereich das charak­ teristische Transientenspektrum, d. h. die Intensität des an­ geregten Fluorezenzlichts in in Abhängigkeit von der Wellen­ länge X, einer Probe eines mit Er³⁺-Ionen dotierten erfin­ dungsgemäßen fluoreszierenden Materials aus nanoskaligen Teilchen 10 aus ZnO in Form einer Schicht 2 einer Schichtdic­ ke von etwa 1 µm dargestellt, wobei die Fluoreszenz mit einem in die Schicht 2 eingestrahlten Laserimpuls einer nanoskali­ gen Impulsbreite und einer Leistung zwischen 1 und 30 mJ an­ geregt wurde. Das mit 8 bezeichnete Spektrum weist ein Inten­ sitätsmaximum bei der Wellenlänge λ = 1540 nm auf. Angeregt wurde speziell mit Laserimpulsen bei der Wellenlänge 520 nm und einer Impulsbreite von 3,5 ns, die von einem NdYAG/OPO-Laser mit einer Repititionsrate von 10 Hz erzeugt wurden.In FIG. 5 is for the near-infrared region, the charac teristic transients, ie the intensity of the length of geregten Fluorezenzlichts in function of the waves X, a sample of a Er ³ ⁺ ion doped OF INVENTION to the invention the fluorescent material of nanoscale particles 10 from ZnO is shown in the form of a layer 2 of a layer thickness of approximately 1 μm, the fluorescence being excited with a laser pulse irradiated into layer 2 having a nanoscale pulse width and a power between 1 and 30 mJ. The spectrum designated 8 has an intensity maximum at the wavelength λ = 1540 nm. It was especially stimulated with laser pulses at a wavelength of 520 nm and a pulse width of 3.5 ns, which were generated by an NdYAG / OPO laser with a repetition rate of 10 Hz.

In der Fig. 5 auch eine zeitliche Abklingkurve 9 enthalten die zeigt, wie die Intensität des angeregten Fluoreszenz­ lichts in Abhängigkeit von der Zeit t abnimmt. Danach beträgt die mittlere Lebensdauer der Er-Fluoreszenz dieser ZnO-Probe 4 bis 5 ms.In FIG. 5, a temporal decay curve 9 containing shows how the intensity of the excited fluorescence light decreases in function of time t. Thereafter, the average lifetime of the Er fluorescence of this ZnO sample is 4 to 5 ms.

In der Fig. 6 ist für den nahen Infrarotbereich das charak­ teristische Transientenspektrum 8 einer etwa 1 µm dicken schichtförmigen Probe eines mit Er³⁺-Ionen dotierten erfin­ dungsgemäßen fluoreszierenden Materials aus nanoskaligen Teilchen 10 aus ZnO in Form einer Schicht 2 dargestellt, die zusätzlich Ytterbium enthält. Durch diese zusätzliche Dotie­ rung ist es möglich, die Proben bei 970 nm Wellenlänge anzu­ regen. Auch dieses Spektrum 8 weist ein Intensitätsmaximum bei der Wellenlänge λ = 1540 nm auf. Die zur Messung verwen­ dete Probe enthielt 0,4 mol-% Er³⁺- und 20 mol-% Yb³⁺-Ionen.In FIG. 6 is for the near-infrared region, the charac teristic transients 8 an approximately 1 thick layered sample .mu.m a ³ ⁺ ion Er doped OF INVENTION to the invention the fluorescent material of nanoscale particles 10 made of ZnO in the form of a layer 2 illustrated, the addition Ytterbium contains. This additional doping makes it possible to excite the samples at a wavelength of 970 nm. This spectrum 8 also has an intensity maximum at the wavelength λ = 1540 nm. The sample used for the measurement contained 0.4 mol% Er ³ ⁺ and 20 mol% Yb ³ ⁺ ions.

Nach der in der Fig. 6 enthaltene zeitlichen Abklingkurve 9, die zeigt, wie die Intensität des angeregten Fluoreszenz­ lichts in Abhängigkeit von der Zeit t abnimmt, beträgt die mittlere Lebensdauer der Er-Fluoreszenz dieser zusätzlich mit Ytterbium dotierten ZnO-Probe vorteilhafterweise nahezu 10 ms.According to the time decay curve 9 contained in FIG. 6, which shows how the intensity of the excited fluorescence light decreases as a function of time t, the mean lifetime of the Er fluorescence of this ZnO sample additionally doped with ytterbium is advantageously almost 10 ms .

Die Fig. 7a ist für den nahen Infrarotbereich das charakte­ ristische Transientenspektrum 8 eines nanoskalige Teilchen 10 aus ZnO und Pr³⁺-Ionen enthaltenden Sols 6, in welchem bei einer Wellenlänge von 595 nm die Pr-Fluoreszenz angeregt wur­ de. Das Spektrum 8 weist ein Intensitätsmaximum bei der Wel­ lenlänge λ = 1050 nm auf. Das Sol 6 enthielt 2 mol/l ZnO und 0,2 mol/l Pr³⁺-Ionen. FIG. 7a is a nanoscale particles 10 made of ZnO and Pr ³ ⁺ ion-containing sol 6, in which at a wavelength of 595 nm for the near-infrared region, the charac teristic transients 8, the Pr-fluorescence excited WUR de. The spectrum 8 has an intensity maximum at the wavelength λ = 1050 nm. Sol 6 contained 2 mol / l ZnO and 0.2 mol / l Pr ³ Ionen ions.

In der Fig. 7b ist für den nahen Infrarotbereich das charak­ teristische Transientenspektrum 8 einer aus dem Sol 6 nach Fig. 7a gewonnenen Ansammlung 1 in Form einer etwa 2 µm dic­ ken Schicht 2 aus den mit Pr³⁺-Ionen dotierten nanoskaligen Teilchen 10 aus ZnO, in welcher ebenfalls bei einer Wellen­ länge von 595 nm die Pr-Fluoreszenz angeregt wurde. Auch hier zeigt das Spektrum 8 ein Intensitätsmaximum bei der Wellen­ länge λ = 1050 nm.In FIG. 7b is for the near-infrared region, the charac teristic transients 8 a from the sol 6 of FIG. 7a recovered collection 1 in the form of an about 2 microns dic ken layer 2 made from the ³ ⁺ ion doped with Pr nanoscale particles 10 ZnO, in which Pr fluorescence was also excited at a wavelength of 595 nm. Here, too, spectrum 8 shows an intensity maximum at the wavelength λ = 1050 nm.

Nach der in der Fig. 7b zeitlichen Abklingkurve 9, die zeigt, wie die Intensität des angeregten Fluoreszenzlichts in Abhängigkeit von der Zeit t abnimmt, beträgt die mittlere Le­ bensdauer der Pr-Fluoreszenz dieser ZnO-Probe vorteilhafter­ weise nahezu 20 µs.According to the decay curve 9 in FIG. 7b, which shows how the intensity of the excited fluorescent light decreases as a function of time t, the mean lifetime of the Pr-fluorescence of this ZnO sample is advantageously almost 20 microseconds.

Bei Strichlängenexperimenten konnte an einer Probe, die aus einer aus nanoskaligen Teilchen 10 aus ZnO bestehenden und mit Erbium dotierten Ansammlung 1 bei einer Anregungswellen­ länge von 520 nm ein Lasereffekt mit einem optischen Gewinn nachgewiesen werden, der 10 bis 40 cm^-1 beträgt und vorteil­ hafterweise mit Werten vergleichbar ist, die an aus der MBE-Technologie stammenden planaren Halbleiterlasern gemessen werden.In line length experiments, a laser effect with an optical gain of 10 to 40 cm ^-1 and advantageously could be detected on a sample consisting of a nanoscale particle 10 made of ZnO and erbium-doped accumulation 1 with an excitation wavelength of 520 nm is comparable to values measured on planar semiconductor lasers derived from MBE technology.

Claims (23)

1. Fluoreszierendes Material, gekennzeichnet durch eine ausschließlich aus nanoskaligen Teilchen (10) aus Halb­ leitermaterial bestehende Ansammlung (1), die Ionen aus der Gruppe der Lanthaniden enthält.1. Fluorescent material, characterized by an accumulation ( 1 ) consisting exclusively of nanoscale particles ( 10 ) made of semiconductor material and containing ions from the group of lanthanides. 2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Ansammlung (1) mindestens Vol.-5% Teilchen (10) enthält.2. Material according to claim 1, characterized in that in the accumulation ( 1 ) contains at least 5% by volume particles ( 10 ). 3. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ansammlung (1) eine Schicht (2) bildet.3. Material according to any one of the preceding claims, characterized in that the accumulation ( 1 ) forms a layer ( 2 ). 4. Material nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial aus den Hauptgruppen II und VI ausgewählt ist.4. Material according to any one of claims to 3, characterized characterized in that the semiconductor material from the Main groups II and VI is selected. 5. Material nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Teilchen (10) aus zumindest einem aus der aus ZnO, ZnS, CdS, CdSe und CdTe bestehenden Stoffgruppe ausge­ wählten Stoff bestehen.5. Material according to claim 4, characterized in that the particles ( 10 ) consist of at least one substance selected from the group consisting of ZnO, ZnS, CdS, CdSe and CdTe. 6. Material nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ionen aus aus Erbium und/oder Praseodym und/oder Ytterbium bestehen.6. Material according to claim 4 or 5, characterized records that the ions from erbium and / or praseodymium and / or ytterbium exist. 7. Material nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Teilchen (10) aus ZnO und die Ionen aus Erbium und/oder Praseodym bestehen.7. Material according to claim 6, characterized in that the particles ( 10 ) made of ZnO and the ions consist of erbium and / or praseodymium. 8. Material nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Teilchen (10) Ytterbium enthalten.8. Material according to claim 7, characterized in that the particles ( 10 ) contain ytterbium. 9. Material, insbesondere nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch eine aus nanoskaligen Teilchen (10) bestehende Ansammlung (1), die eine zumindest zweidimensionale fraktale Struktur (3) mit zumindest einer einen Hohlraum (31) der Ansammlung (1) einschließenden käfig­ förmigen Substruktur (30) aus nanoskaligen Teilchen (10) auf­ weist.9. Material, in particular according to one of the preceding claims, characterized by an accumulation ( 1 ) consisting of nanoscale particles ( 10 ), which includes an at least two-dimensional fractal structure ( 3 ) with at least one cavity ( 31 ) of the accumulation ( 1 ) cage-shaped substructure ( 30 ) made of nanoscale particles ( 10 ). 10. Material nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, in einem Hohlraum (31) zumindest ein Dotierstoff (4) angeordnet und über einen Liganden (5) an die Substruktur (30) gebunden ist.10. Material according to claim 9, characterized in that at least one dopant ( 4 ) is arranged in a cavity ( 31 ) and is bound to the substructure ( 30 ) via a ligand ( 5 ). 11. Material nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Dotierstoff (4) aus der Gruppe der Lanthaniden ausgewählt ist.11. Material according to claim 10, characterized in that the dopant ( 4 ) is selected from the group of lanthanides. 12. Material nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Dotierstoff (4) aus Erbium und/oder Praseodym und/oder Ytterbium besteht.12. Material according to claim 11, characterized in that the dopant ( 4 ) consists of erbium and / or praseodymium and / or ytterbium. 13. Material nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Teilchen (10) aus ZnO und die Ionen aus Erbium und/oder Praseodym bestehen.13. Material according to claim 12, characterized in that the particles ( 10 ) made of ZnO and the ions consist of erbium and / or praseodymium. 14. Material nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Teilchen (10) Ytterbium enthalten.14. Material according to claim 13, characterized in that the particles ( 10 ) contain ytterbium. 15. Material nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ligand (5) aus der aus Sauer­ stoff, den Rhodaniden, den Cyaniden und den Selenocyaniden bestehenden Gruppe ausgewählt ist.15. Material according to any one of claims 10 to 14, characterized in that a ligand ( 5 ) is selected from the group consisting of oxygen, the rhodanides, the cyanides and the selenocyanides. 16. Material nach einem der Anspruch 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (1) aus einem Sulfid eines aus der Gruppe der Übergangsmetalle und der Hauptgruppe II des Periodensystems ausgewählten Elements bestehen. 16. Material according to any one of claims 10 to 15, characterized in that the particles ( 1 ) consist of a sulfide of an element selected from the group of transition metals and main group II of the periodic table. 17. Material nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (1) aus einem Selenid eines aus der Gruppe der Übergangsmetalle und der Hauptgruppe II des Periodensystems ausgewählten Elements bestehen.17. Material according to any one of claims 10 to 16, characterized in that the particles ( 1 ) consist of a selenide of an element selected from the group of transition metals and main group II of the periodic table. 18. Material nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (1) aus einem Tellurid eines aus der Gruppe der Übergangsmetalle und der Hauptgruppe II des Periodensystems ausgewählten Elements bestehen.18. Material according to any one of claims 10 to 17, characterized in that the particles ( 1 ) consist of a telluride of an element selected from the group of transition metals and main group II of the periodic table. 19. Material nach einem der Ansprüche 10 bis 18. dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (1) aus einem Halblei­ termaterial mit einer der Zinkblende vergleichbaren Kristall­ gitterstruktur bestehen.19. Material according to any one of claims 10 to 18, characterized in that the particles ( 1 ) consist of a semiconductive term material with a crystal lattice structure comparable to the zinc screen. 20. Material nach einem der Ansprüche 9 bis 19. dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (1) aus einem Halblei­ termaterial mit einer dem Wurtzit vergleichbaren Kristallgit­ terstruktur bestehen.20. Material according to one of claims 9 to 19, characterized in that the particles ( 1 ) consist of a semiconductive term material with a structure comparable to the wurtzite crystal lattice. 21. Verfahren zur Herstellung eines Materials nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein nanoskalige Teilchen (1) aus Halbleitermaterial ent­ haltendes Sol (6) hergestellt wird, dem Sol (6) Ionen zumin­ dest eines Dotierstoffs (4) zugesetzt werden, den die Teil­ chen (10) aufweisen sollen, und das Sol (6) auf einen Träger­ körper (7) aufgebracht und zur Trocknung gebracht wird.21. A method for producing a material according to one of the preceding claims, characterized in that a nanoscale particle ( 1 ) made of semiconductor material containing sol ( 6 ) is produced, the sol ( 6 ) ions at least one dopant ( 4 ) are added, which the part should have ( 10 ), and the sol ( 6 ) is applied to a carrier body ( 7 ) and brought to drying. 22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Sol (6) neben den Ionen des Dotierstoffs (4) ein aus der Gruppe der Metallalkoxide ausgewählter Stoff zu­ gesetzt wird.22. The method according to claim 21, characterized in that the sol ( 6 ) in addition to the ions of the dopant ( 4 ) is a substance selected from the group of metal alkoxides. 23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Sol (6) Tetraethoxysilan zugesetzt wird.23. The method according to claim 21 or 22, characterized in that the sol ( 6 ) tetraethoxysilane is added.