DE102015115662A1

DE102015115662A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bauelements für eine Uhr

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Publication number: DE102015115662A1
Application number: DE102015115662.8A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2017-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines lumineszente Eigenschaften aufweisenden Bauelements (1) für eine Uhr (2), insbesondere für eine Armbanduhr, umfassend die folgenden Schritte: – Vorgabe bestimmter lumineszenter Eigenschaften des herzustellenden Bauelements (1), – Ausbilden einer das Bauelement (1) bildenden Seltenerdelement-Granatstruktur (5) mit einer unterschiedlich koordinierte Gitterplätze aufweisenden Gitterstruktur, wobei die Seltenerdelement-Granatstruktur (5) als Mischkristall, welcher wenigstens zwei unterschiedliche Seltenerd-Bestandteile enthält, ausgebildet wird, wobei die wenigstens zwei unterschiedlichen Seltenerd-Bestandteile im Hinblick auf die vorgegebenen lumineszenten Eigenschaften des herzustellenden Bauelements (1) zur gezielten Beeinflussung der Gitterkonstante in zumindest einem Teilbereich der Gitterstruktur gewählt werden, wobei durch die Beeinflussung der Gitterkonstante die vorgegebenen lumineszenten Eigenschaften des herzustellenden Bauelements (1) erzeugt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines lumineszente bzw. farbige Eigenschaften aufweisenden Bauelements für eine Uhr, insbesondere für eine Armbanduhr.
Lumineszente bzw. farbige Eigenschaften aufweisende Bauelemente für Uhren, insbesondere für Armbanduhren, sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungen bekannt.
Für die Herstellung entsprechender Bauelemente gewinnt die Verwendung von Granatstrukturen stetig an Bedeutung. Ein bekanntes Beispiel einer Granatstruktur für die Herstellung entsprechender Bauelemente ist die Yttrium-Aluminium-Granatstruktur (Summenformel Y₃Al₅O₁₂).
Entsprechende Granatstrukturen zeichnen sich gegenüber den bis dato typischerweise zur Herstellung entsprechender Bauelemente eingesetzten Saphirstrukturen bei vergleichbaren mechanischen Eigenschaften, insbesondere vergleichbarer Härte, durch vielfältige Dotiermöglichkeiten und eine entsprechend vielfältige Möglichkeit der Erzeugung bestimmter lumineszenter Eigenschaften aus.
Wenngleich die Verwendung von Granatstrukturen zur Ausbildung entsprechender Bauelemente die Möglichkeit der Erzeugung bestimmter lumineszenter Eigenschaften, d. h. insbesondere einer bestimmten Farbigkeit in einem bestimmten Lichtwellenlängenbereich, eröffnet, besteht im Hinblick auf die Herstellung von Bauelementen mit bestimmten lumineszenten Eigenschaften bzw. bestimmter Farbigkeit, ein Weiterentwicklungsbedarf an Verfahren zur Herstellung entsprechender Bauelemente.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein, insbesondere im Hinblick auf die gezielte Erzeugung bestimmter lumineszenter Eigenschaften bzw. bestimmter Farbigkeit, verbessertes Verfahren zur Herstellung eines lumineszente bzw. farbige Eigenschaften aufweisenden Bauelements für eine Uhr anzugeben.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen besondere Ausführungsformen des Verfahrens. Die Aufgabe wird ferner durch ein Bauelement gemäß Anspruch 20 gelöst. Der hierzu abhängige Anspruch betrifft eine besondere Ausführungsform des Bauelements.
Das hierin beschriebene Verfahren dient im Allgemeinen der Herstellung eines Bauelements für eine Uhr. Das Bauelement weist lumineszente bzw. farbige Eigenschaften, insbesondere photolumineszente Eigenschaften, auf; das Bauelement erhält durch Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung eines bestimmten Wellenlängenbereichs, d. h. insbesondere durch Wechselwirkung mit Licht (Photonen) eines bestimmten Lichtwellenlängenbereichs, eine bestimmte Farbigkeit bzw. erfährt durch Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung eines bestimmten Wellenlängenbereichs, d. h. insbesondere durch Wechselwirkung mit Licht eines bestimmten Lichtwellenlängenbereichs, einen bestimmten Wechsel seiner (ursprünglichen) Farbigkeit.
Grundsätzlich können verfahrensgemäß sämtliche Bauelemente für Uhren, insbesondere für an einem Handgelenk zu tragende Armbanduhren, hergestellt werden. Bei einem verfahrensgemäß herstellbaren Bauelement kann es sich z. B. um ein (im bestimmungsgemäß getragenen Zustand der Uhr freiliegendes) vorderes Uhrglas zur Abdeckung eines Ziffernblatts, ein (im bestimmungsgemäß getragenen Zustand der Uhr nicht freiliegendes) hinteres Uhrglas zur Abdeckung einer Uhrmechanik, eine Lünette zur Einfassung bzw. Umrandung eines Ziffernblatts, ein Ziffernblatt, ein, insbesondere vermittels einer Uhrmechanik antreibbares, Anzeige- oder Zeigerelement, d. h. z. B. ein Datums-, Stunden-, Minuten- oder Sekundenzeiger, ein Uhrengehäuse(element) zur Aufnahme diverser, insbesondere elektronischer oder mechanischer, Uhrenkomponenten handeln.
In einem ersten Schritt des Verfahrens werden bestimmte lumineszente, d. h. insbesondere photolumineszente, bzw. farbige Eigenschaften des herzustellenden Bauelements vorgegeben. In dem ersten Schritt des Verfahrens erfolgt also eine Vorgabe dahin, welche Farbigkeit das Bauelement in einem bestimmten Wellenlängenbereich (typischerweise im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 300 und 900 nm) durch Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung eines bestimmten Wellenlängenbereichs, d. h. insbesondere durch Wechselwirkung mit Licht (Photonen) eines bestimmten Lichtwellenlängenbereichs, erhalten bzw. welchen Wechsel einer Farbigkeit das Bauelement in einem bestimmten Wellenlängenbereich (typischerweise im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 300 und 900 nm) durch Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung eines bestimmten Wellenlängenbereichs, d. h. insbesondere durch Wechselwirkung mit Licht eines bestimmten Lichtwellenlängenbereichs, erfahren soll.
In einem folgenden Schritt des Verfahrens wird eine das Bauelement bildende Seltenerdelement-Granatstruktur ausgebildet. Die Ausbildung der Seltenerdelement-Granatstruktur kann mittels eines geeigneten Prozesses zur Ausbildung von Seltenerdelement-Granatstrukturen erfolgen. Zur Ausbildung der Seltenerdelement-Granatstruktur kommt insbesondere ein Czochralski-Prozess bzw. ein Czochralski-Verfahren in Betracht, mit welchem sich kristalline Granatstrukturen züchten lassen.
Die ausgebildete Seltenerdelement-Granatstruktur weist einen bestimmten kristallinen Aufbau und somit eine bestimmte Gitterstruktur auf. Die Gitterstruktur umfasst unterschiedlich koordinierte Gitterplätze. Die Seltenerdelement-Granatstruktur setzt sich typischerweise aus einer Kombination einer Tetraederstruktur, einer Oktaederstruktur und einer (verzerrten) Dodekaederstruktur zusammen, welche eine Elementarzelle der Seltenerdelement-Granatstruktur bilden; mithin umfasst eine Elementarzelle der Seltenerdelement-Granatstruktur typischerweise einen vierfach koordinierten Gitterplatz (Tetraederplatz), einen sechsfach koordinierten Gitterplatz (Oktaederplatz) und einen achtfach koordinierten Gitterplatz (Dodekaederplatz).
Die verfahrensgemäß auszubildende bzw. ausgebildete Seltenerdelement-Granatstruktur weist wenigstens zwei (chemisch) unterschiedliche ionische Seltenerd-Bestandteile, d. h. einen ersten ionischen Seltenerd-Bestandteil und wenigstens einen zweiten ionischen Seltenerd-Bestandteil, auf. Die Seltenerdelement-Granatstruktur wird verfahrensgemäß sonach als, insbesondere lückenloser, Mischkristall ausgebildet.
Die verfahrensgemäß auszubildende bzw. ausgebildete Seltenerdelement-Granatstruktur lässt sich durch die allgemeine Summenformel X₃Y₂Z₃O₁₂ darstellen, wobei X (Variable) einen ionischen Bestandteil auf dem achtfach koordinierten Gitterplatz, Y (Variable) einen ionischen Bestandteil auf dem sechsfach koordinierten Gitterplatz und Z einen ionischen Bestandteil auf dem vierfach koordinierten Gitterplatz der Seltenerdelement-Granatstruktur darstellt. Bei den durch X und Y dargestellten ionischen Bestandteilen handelt es sich typischerweise um die den eigentlichen Mischkristall bildenden ersten und zweiten Seltenerd-Bestandteile. Bei dem durch Z (Variable) dargestellten ionischen Bestandteil kann es sich um Aluminium oder Gallium handeln. Die Granatstruktur kann sonach auf einer Aluminium-Granatstruktur oder einer Gallium-Granatstruktur basieren.
Aus auf entsprechenden Gallium-Granatstrukturen hergestellte Bauelemente eignen sich aufgrund ihrer im Vergleich zu auf entsprechenden Aluminium-Granatstrukturen hergestellten Bauelementen geringeren Härte insbesondere für die Ausbildung von bei üblicher Benutzung einer mit dem Bauelement ausgestatteten Uhr relativ wenig mechanisch belasteten Bauelementen, d. h. z. B. für Lünetten oder Gehäuseelemente.
Der erste Seltenerd-Bestandteil ist aus der Gruppe der Seltenerd-Elemente gewählt. Bei dem ersten Seltenerd-Bestandteil kann es sich z. B. um Scandium (Sc), Yttrium (Y), Lanthan (La), Cer (Ce), Praseodym (Pr), Neodym (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sa), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Te), Dysprosium (Dy), Erbium (Er), Thulium (Th), Holmium (Ho), Lutetium (Lu), Ytterbium (Yb) handeln. Der erste Seltenerd-Bestandteil liegt in der Seltenerdelement-Granatstruktur ionisch vor.
Analog dazu ist der zweite Seltenerd-Bestandteil aus der Gruppe der Seltenerd-Elemente ohne das den ersten Seltenerd-Bestandteil bildende Seltenerd-Element gewählt. Bei dem zweiten Seltenerd-Bestandteil kann es sich entsprechend um Scandium (Sc), Yttrium (Y), Lanthan (La), Cer (Ce), Praseodym (Pr), Neodym (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sa), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Te), Dysprosium (Dy), Erbium (Er), Thulium (Th), Holmium (Ho), Lutetium (Lu), Ytterbium (Yb) handeln. Auch der zweite Seltenerd-Bestandteil liegt in der Seltenerdelement-Granatstruktur ionisch vor.
Das gemäß der IUPAC-Konvention der Scandium-Gruppe zugehörige Yttrium wird in der Fachliteratur regelmäßig sowohl den Übergangsmetallen als auch den Seltenerdelementen, insbesondere den schweren Seltenerdelementen, zugeordnet. Auch im Zusammenhang mit dem hierin beschriebenen Verfahren wird Yttrium aufgrund seiner chemisch-physikalischen Eigenschaften zu den Seltenerdelementen gezählt, sodass Yttrium, wie vorstehend erwähnt, verfahrensgemäß als erster oder zweiter Seltenerd-Bestandteil verwendet werden kann.
Die wenigstens zwei unterschiedlichen Seltenerd-Bestandteile werden verfahrensgemäß im Hinblick auf die vorgegebenen lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften des herzustellenden Bauelements zur gezielten Beeinflussung der Gitterkonstante in zumindest einem Teilbereich der Gitterstruktur der Seltenerdelement-Granatstruktur gewählt.
Dem Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass über die gezielte Ausbildung eines Mischkristalls eine gezielte Änderung der Gitterkonstante (im Vergleich zu einer einkristallinen Seltenerdelement-Granatstruktur, d. h. z. B. einer Yttrium-Aluminium-Granatstruktur) in zumindest einem Teilbereich der Gitterstruktur der Seltenerdelement-Granatstruktur herbeigeführt wird, welche Änderung der Gitterkonstante wiederum eine Änderung der lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften der Seltenerdelement-Granatstruktur und somit des daraus gebildeten Bauelements bedingt. Verfahrensgemäß wird also durch die gezielte Auswahl unterschiedlicher Seltenerd-Bestandteile und die Bildung einer mischkristallinen Seltenerdelement-Granatstruktur aus den ausgewählten Seltenerd-Bestandteilen eine bestimmte Gitterkonstante der Seltenerdelement-Granatstruktur in zumindest einem Teilbereich der Gitterstruktur eingestellt. Die verfahrensgemäße gezielte Einstellung einer bestimmten Gitterkonstante der mischkristallinen Seltenerdelement-Granatstruktur beeinflusst die Energieniveaus der Seltenerd-Bestandteile sowie gegebenenfalls weiterer, insbesondere dotierter, Bestandteile der Seltenerdelement-Granatstruktur und somit die lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften der Seltenerdelement-Granatstruktur bzw. des aus dieser gebildeten Bauelements.
Auf Grundlage der vorgegebenen lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften des herzustellenden Bauelements erfolgt also eine gezielte Ausbildung einer entsprechende lumineszente bzw. farbige Eigenschaften aufweisenden mischkristallinen Seltenerdelement-Granatstruktur. Die lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften der Seltenerdelement-Granatstruktur lassen sich insbesondere durch die gezielte Kombination wenigstens zweier unterschiedlicher Seltenerd-Bestandteile sowie gegebenenfalls weiterer Dotierstoffe einstellen.
Die verfahrensgemäß ausbildbaren bzw. ausgebildeten mischkristallinen Seltenerdelement-Granatstrukturen bieten mit ihren unterschiedlichen Gitterplätzen auch eine große Anzahl an Dotiermöglichkeiten und erlauben auch dadurch die gezielte Erzeugung einer großen Anzahl an lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften respektive Farbigkeiten.
Insgesamt stellt das Verfahren damit eine, insbesondere im Hinblick auf die gezielte Erzeugung bestimmter lumineszenter bzw. farbiger Eigenschaften respektive bestimmter Farbigkeit, verbesserte technische Lehre zur Herstellung eines lumineszente bzw. farbige Eigenschaften aufweisenden Bauelements für eine Uhr, insbesondere für eine Armbanduhr, dar.
Nachfolgend werden beispielhaft besonders bevorzugte, weil optisch besonders charakteristische lumineszente bzw. farbige Eigenschaften zeigende Ausführungsformen verfahrensgemäß ausbildbarer bzw. ausgebildeter Mischkristalle bzw. mischkristalliner Seltenerdelement-Granatstrukturen aufgezählt:
Gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform kann ein Mischkristall gebildet werden, welcher Yttrium (Y) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Lutetium (Lu) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Y_3-xLu_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, oder gemäß folgender Strukturformel Y_3-xLu_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthält.
Gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform kann ein Mischkristall gebildet werden, welcher Yttrium (Y) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Ytterbium (Yb) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Y_3-xYb_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, oder gemäß folgender Strukturformel Y_3-xYb_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthält.
Gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform kann ein Mischkristall gebildet werden, welcher Yttrium (Y) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Erbium (Er) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Y_3-xEr_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, oder gemäß folgender Strukturformel Y_3-xEr_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthält.
Gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform kann ein Mischkristall gebildet werden, welcher Lutetium (Lu) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Ytterbium (Yb) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Lu_3-xYb_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, oder gemäß folgender Strukturformel Lu_3-xYb_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthält.
Gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform kann ein Mischkristall gebildet werden, welcher Lutetium (Lu) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Erbium (Er) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Lu_3-xEr_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, oder gemäß folgender Strukturformel Lu_3-xEr_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthält.
Gemäß einer sechsten beispielhaften Ausführungsform kann ein Mischkristall gebildet werden, welcher Thulium (Tm) als ersten Seltenerd-Bestandteil und/oder Holmium (Ho) als ersten oder zweiten Seltenerd-Bestandteil und/oder Yttrium (Y) als zweiten oder dritten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Summenformel Tm_3-(a+b)Ho_aY_bAl₅O₁₂, wobei a der Anteil an Holmium (Ho) und b der Anteil an Yttrium (Y) ist, oder gemäß folgender Summenformel Tm_3-(a+b)Ho_aY_bGa₅O₁₂, wobei a der Anteil an Holmium (Ho) und b der Anteil an Yttrium (Y) ist, enthält. Der Mischkristall kann sonach auch drei unterschiedliche Seltenerd-Bestandteile – hier Thulium, Holmium und Yttrium – enthalten und weist – bei den genannten Seltenerd-Bestandteilen Thulium, Holmium und Yttrium – je nach anteilsmäßiger Zusammensetzung eine Tsavorit-grüne Farbe auf. Unabhängig von der konkreten Zusammensetzung jeweiliger Seltenerd-Bestandteile kann die mischkristalline Seltenerd-Granatstruktur (zusätzlich) mit wenigstens einem, insbesondere dreiwertigen, Seltenerd-Ion, insbesondere Yttrium und/oder Cer und/oder Neodym, dotiert bzw. kodotiert werden. Das wenigstens eine (zusätzliche) Seltenerd-Ion, insbesondere das wenigstens eine Yttrium-Ion, wird insbesondere auf einem achtfach koordinierten Gitterplatz (Dodekaederplatz) der Gitterstruktur angeordnet bzw. eingebaut. Insbesondere ist es möglich, eine Kombination von (chemisch) unterschiedlichen Seltenerd-Bestandteilen, d. h. insbesondere eine Kombination von dreiwertigem Cer (Ce³⁺) und dreiwertigem Neodym (Nd³⁺), auf dem achtfach koordinierten Gitterplatz auszubilden. Durch eine Dotierung bzw. Kodotierung der Seltenerdelement-Granatstruktur mit zusätzlichen Seltenerd-Bestandteilen kann gezielt Einfluss auf die lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften und somit die Farbigkeit des herzustellenden Bauelements genommen werden. Zu den möglichen Färbungen wird auf nachstehende Tabelle verwiesen.
Unabhängig von der konkreten Zusammensetzung jeweiliger Seltenerd-Bestandteile kann die mischkristalline Seltenerd-Granatstruktur ferner (zusätzlich) mit wenigstens einem, insbesondere zwei-, drei- oder vierwertigen, Übergangsmetall-Ion, insbesondere einem zwei- oder dreiwertigen Vanadium-Ion (V²⁺, V³⁺), einem drei- oder vierwertigen Chrom-Ion (Cr³⁺, Cr⁴⁺), einem zwei- oder dreiwertigen Kobalt-Ion (Co²⁺, Co³⁺), einem dreiwertigen Titan-Ion (Ti³⁺), dotiert bzw. kodotiert werden. Das wenigstens eine Übergangsmetall-Ion wird insbesondere auf einem sechsfach koordinierten Gitterplatz (Oktaederplatz) der Gitterstruktur angeordnet bzw. eingebaut. Auch durch eine Dotierung bzw. Kodotierung der Seltenerdelement-Granatstruktur mit Übergangsmetall-Ionen kann gezielt Einfluss auf die lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften und somit die Farbigkeit des herzustellenden Bauelements genommen werden. Zu den möglichen Färbungen wird auf nachstehende Tabelle verwiesen.
Unabhängig von der konkreten Zusammensetzung jeweiliger Seltenerd-Bestandteile kann die mischkristalline Seltenerd-Granatstruktur weiterhin, gegebenenfalls zusätzlich zu dem wenigstens einen Übergangsmetall-Ion, mit wenigstens einem, insbesondere zweiwertigen, Erdalkalimetall-Ion, insbesondere einem Magnesium-Ion (Mg²⁺) oder einem Kalzium-Ion (Ca²⁺), dotiert bzw. kodotiert werden. Auch durch eine Dotierung bzw. Kodotierung der Seltenerdelement-Granatstruktur mit Erdalkalimetall-Ionen kann gezielt Einfluss auf die lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften und somit die Farbigkeit des herzustellenden Bauelements genommen werden. Die Dotierung bzw. Kodotierung zweiwertiger Erdalkalimetall-Ionen ermöglicht zudem eine Ladungskompensation innerhalb der Seltenerdelement-Granatstruktur.
Gemäß einer konkreten Dotierung bzw. Kodotierung der Seltenerdelement-Granatstruktur kann wenigstens ein Erdalkalimetall-Ion auf einem achtfach koordinierten Gitterplatz, ein, insbesondere vierwertiges, Übergangsmetall-Ion auf einem sechsfach koordinierten Gitterplatz und ein weiteres, insbesondere vierwertiges, Übergangsmetall-Ion auf einem vierfach koordinierten Gitterplatz der Gitterstruktur angeordnet bzw. eingebaut werden.
Wiederum unabhängig von der konkreten Zusammensetzung jeweiliger Seltenerd-Bestandteile kann die mischkristalline Seltenerd-Granatstruktur weiterhin mit wenigstens einem, insbesondere zweiwertigen, Übergangsmetall-Ion, insbesondere einem zweiwertigen Vanadium-Ion (V²⁺) oder einem zweiwertigen Kobalt-Ion (Co²⁺), und einem vierwertigen Ion, insbesondere einem Silizium-Ion (Si⁴⁺), dotiert werden. Das zweiwertige Übergangsmetall-Ion wird insbesondere auf einem sechsfach koordinierten Gitterplatz und das vierwertige Ion insbesondere auf einem vierfach koordinierten Gitterplatz der Gitterstruktur angeordnet bzw. eingebaut. Die zusätzliche Dotierung vierwertiger Ionen, d. h. insbesondere eines vierwertigen Silizium-Ions (Si⁴⁺), ermöglicht insbesondere eine Ladungskompensation innerhalb der Seltenerdelement-Granatstruktur.
Wie weiter oben erwähnt, lässt sich die verfahrensgemäß auszubildende bzw. ausgebildete Seltenerdelement-Granatstruktur durch die allgemeine Summenformel X₃Y₂Z₃O₁₂ darstellen. Z (Variable) stellt dabei, wie ebenso weiter oben erwähnt, ein dreiwertiges Aluminium-Ion (Al³⁺) oder ein dreiwertiges Gallium-Ion (Ga³⁺) dar. Es ist denkbar, dass entsprechende in der Seltenerdelement-Granatstruktur enthaltene dreiwertige Aluminium-Ionen zu einem bestimmten Anteil, insbesondere einem Anteil von höchstens 1 bis 10%, bevorzugt einem Anteil von höchstens 6%, bezogen auf den Gitterplatz der Aluminium-Ionen, durch wenigstens ein, insbesondere zwei-, drei- oder vierwertiges, Übergangsmetall-Ion, insbesondere ein zwei- oder dreiwertiges Vanadium-Ion (V²⁺, V³⁺), ein drei- oder vierwertiges Chrom-Ion (Cr³⁺, Cr⁴⁺), ein zwei- oder dreiwertiges Kobalt-Ion (Co²⁺, Co³⁺) oder ein dreiwertiges Titan-Ion (Ti³⁺), ersetzt wird. Analoges gilt für Gallium-Ionen, d. h. auch Gallium-Ionen können zu einem bestimmten Anteil durch wenigstens ein, insbesondere zwei-, drei- oder vierwertiges, Übergangsmetall-Ion, insbesondere ein zwei- oder dreiwertiges Vanadium-Ion (V²⁺, V³⁺), ein drei- oder vierwertiges Chrom-Ion (Cr³⁺, Cr⁴⁺), ein zwei- oder dreiwertiges Kobalt-Ion (Co²⁺, Co³⁺) oder ein dreiwertiges Titan-Ion (Ti³⁺), ersetzt werden. Auch durch eine Ersetzung von Aluminium-Ionen bzw. Gallium-Ionen durch Übergangsmetall-Ionen kann gezielt Einfluss auf die lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften und somit die Farbigkeit des herzustellenden Bauelements genommen werden.

Nachfolgende Tabelle enthält beispielhaft eine Übersicht über mögliche Dotierstoffe und die damit jeweils erzeugbaren lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften bzw. die damit jeweils erzeugbaren Farbigkeiten der Seltenerdelement-Granatstruktur.

Ti³⁺	grün
Cr³⁺	grün, bei Konzentrationen oberhalb 3% changierend zu rot
Cr³⁺/Th³⁺	Tsavorit-grün,
V³⁺	türkis
Co³⁺	aquamarinblau bis saphirblau (konzentrationsabhängig)
Co³⁺	aquamarinblau bis saphirblau (konzentrationsabhängig)
Er³⁺	rosa bis orange (konzentrationsabhängig)
Ho³⁺	rosa, Farbwechsel zu hellgrün bei Kunstlicht
Nd³⁺	violett
Ce³⁺	neongelb
Nd³⁺/Ce³⁺	mandaringelb, orange, Spessartin-artig

Die Konzentrationen des Erbium-Ions (Er³⁺) liegen typischerweise in einem Bereich zwischen 0,5 und 60% (Atomprozent), insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 30% (Atomprozent).
Die genannten Farbigkeiten können in Abhängigkeit der konkreten Zusammensetzung der mischkristallinen Seltenerdelement-Granatstruktur gemischt werden und in Abhängigkeit der Wellenlänge der mit der Seltenerdelement-Granatstruktur wechselwirkenden elektromagnetischen Strahlung variieren.
Wie sich aus vorstehenden Ausführungen zur Dotierbarkeit bzw. Kodotierbarkeit der Seltenerdelement-Granatstruktur ergibt, sind selbstverständlich Kombinationen wenigstens zweier unterschiedlicher Dotierstoffe möglich. Hierdurch ist eine weitere Möglichkeit eröffnet, bestimmte lumineszente bzw. farbige Eigenschaften respektive bestimmte Farbigkeiten zu realisieren.
Die Oxidationszustände und die sich daraus ergebende Wertigkeit jeweiliger Dotierstoffe kann durch bestimmte Prozessparameter, insbesondere durch eine bestimmte Atmosphäre, eine bestimmte Temperatur und einen bestimmten Sauerstoffpartialdruck, gezielt eingestellt werden.
Der Oxidationszustand eines Übergangsmetall-Ions kann in einer oxidierenden Atmosphäre, d. h. z. B. in einer Sauerstoff-Atmosphäre, oder in einer reduzierenden Atmosphäre, d. h. z. B. in einer Wasserstoffatmosphäre, und bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen 900 und 1300°C, insbesondere zwischen 1000 und 1200°C, eingestellt werden. Unter derartigen Temperaturen kann in einer oxidierenden Atmosphäre z. B. ein vierwertiges Chrom-Ion (Cr⁴⁺) oder ein vierwertiges Titan-Ion (Ti⁴⁺) und in einer reduzierenden Atmosphäre z. B. ein dreiwertiges Chrom-Ion (Cr³⁺) oder ein dreiwertiges Titan-Ion (Ti³⁺) erzeugt werden.
Der Oxidationszustand eines Seltenerd-Bestandteils kann in einer reduzierenden Atmosphäre, d. h. z. B. in einer Wasserstoffatmosphäre, und bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen 900 und 1300°C, insbesondere zwischen 1000 und 1200°C, eingestellt werden. Unter derartigen Temperaturen kann in einer reduzierenden Atmosphäre z. B. ein zweiwertiges Ytterbium-Ion (Yb²⁺), erzeugt werden.
Im Allgemeinen gilt, dass zur Ausbildung entsprechender mischkristalliner Seltenerdelement-Granatstrukturen weitere Prozessparameter, d. h. insbesondere der Sauerstoffpartialdruck, über der Schmelze beim Züchten der Seltenerdelement-Granatstruktur im Rahmen der Ausbildung der Seltenerdelement-Granatstrukturen, insbesondere über einen Czochralski-Prozess, von erheblicher Bedeutung sind.
Auch die Dotierbarkeit, d. h. die Ausbildung von Fehlstellen bzw. Valenzen in der Gitterstruktur, bzw. die Dotierung, d. h. der Einbau von Dotierstoffen in die Gitterstruktur, einer mischkristallinen Seltenerdelement-Granatstruktur kann durch weitere Prozessparameter im Rahmen der Ausbildung der Seltenerdelement-Granatstrukturen, insbesondere über einen Czochralski-Prozess, d. h. insbesondere eine reduzierende bzw. oxidierende Atmosphäre über der Schmelze beim Züchten der Seltenerdelement-Granatstruktur im Rahmen des Czochralski-Prozesses, beeinflusst werden. Bestimmte dreiwertige Übergangsmetall-Ionen, wie z. B. das dreiwertige Titan-Ion (Ti³⁺), lassen sich beispielsweise nur in einer stark reduzierenden Atmosphäre in die Gitterstruktur einbauen. Für das Beispiel des Titan-Ions gilt weiter, dass sich in einer oxidierenden Atmosphäre nur das vierwertige Titan-Ion (Ti⁴⁺) bilden würde und in die Gitterstruktur einbauen ließe. Analoges gilt für das dreiwertige Cer-Ion (Ce³⁺) (als Dotierstoff), welches sich nur in einer reduzierenden Atmosphäre in die Gitterstruktur einbauen lässt, in einer oxidierenden Atmosphäre lässt sich nur das vierwertige Cer-Ion (Ce⁴⁺) in die Gitterstruktur einbauen.
Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch ein lumineszente bzw. farbige Eigenschaften aufweisendes Bauelement für eine Uhr, insbesondere für eine Armbanduhr. Das Bauelement ist aus einer Seltenerdelement-Granatstruktur mit einer bestimmten Gitterstruktur gebildet, wobei die Seltenerdelement-Granatstruktur als Mischkristall, welcher wenigstens zwei unterschiedliche Seltenerd-Bestandteile enthält, ausgebildet ist, wobei die wenigstens zwei unterschiedlichen Seltenerd-Bestandteile im Hinblick auf vorgegebene lumineszente bzw. farbige Eigenschaften des Bauelements zur gezielten Beeinflussung der Gitterkonstante in zumindest einem Teilbereich der Gitterstruktur gewählt sind, wobei durch die Beeinflussung der Gitterkonstante die vorgegebenen lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften des Bauelements erzeugt sind.
Bei dem Bauelement kann es sich z. B. um ein (im bestimmungsgemäß getragenen Zustand der Uhr freiliegendes) vorderes Uhrglas zur Abdeckung eines Ziffernblatts, ein (im bestimmungsgemäß getragenen Zustand der Uhr nicht freiliegendes) hinteres Uhrglas zur Abdeckung einer Uhrmechanik, eine Lünette zur Einfassung bzw. Umrandung eines Ziffernblatts, ein Ziffernblatt, ein, insbesondere vermittels einer Uhrmechanik antreibbares, Anzeige- oder Zeigerelement, d. h. z. B. ein Datums-, Stunden-, Minuten- oder Sekundenzeiger, ein Uhrengehäuse(element) zur Aufnahme diverser, insbesondere elektronischer oder mechanischer, Uhrenkomponenten handeln.
Das Bauelement kann gemäß dem wie vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt sein. Mithin gelten sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren grundsätzlich analog für das Bauelement.
Mithin kann ein entsprechender Mischkristall z. B. Yttrium (Y) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Lutetium (Lu) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Y_3-xLu_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, oder gemäß folgender Strukturformel Y_3-xLu_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthalten, oder Yttrium (Y) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Ytterbium (Yb) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Y_3-xYb_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, oder gemäß folgender Strukturformel Y_3-xYb_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthalten, oder Yttrium (Y) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Erbium (Er) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Y_3-xEr_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, oder gemäß folgender Strukturformel Y_3-xEr_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthalten, oder Lutetium (Lu) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Ytterbium (Yb) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Lu_3-xYb_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, oder gemäß folgender Strukturformel Lu_3-xYb_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthalten, oder Lutetium (Lu) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Erbium (Er) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Lu_3-xEr_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, oder gemäß folgender Strukturformel Lu_3-xEr_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthalten.
Ein entsprechender Mischkristall kann auch Thulium (Tm) als ersten Seltenerd-Bestandteil und/oder Holmium (Ho) als ersten oder zweiten Seltenerd-Bestandteil und/oder Yttrium (Y) als zweiten oder dritten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Summenformel Tm_3-(a+b)Ho_aY_bAl₅O₁₂, wobei a der Anteil an Holmium (Ho) und b der Anteil an Yttrium (Y) ist, oder gemäß folgender Summenformel Tm_3-(a+b)Ho_aY_bGa₅O₁₂, wobei a der Anteil an Holmium (Ho) und b der Anteil an Yttrium (Y) ist, enthalten. Der Mischkristall kann sonach auch drei unterschiedliche Seltenerd-Bestandteile – hier Thulium, Holmium und Yttrium – enthalten und weist je nach anteilsmäßiger Zusammensetzung der Seltenerd-Bestandteile eine Tsavorit-grüne Farbe auf.
Die Seltenerd-Granatstruktur kann (zusätzlich) mit wenigstens einem, insbesondere dreiwertigen, Seltenerd-Ion, insbesondere Yttrium, Cer und/oder Neodym, dotiert bzw. kodotiert sein. Das dotierte bzw. kodotierte Seltenerd-Ion, insbesondere das Yttrium-Ion, kann auf einem achtfach koordinierten Gitterplatz der Gitterstruktur angeordnet bzw. eingebaut sein.
Die Seltenerd-Granatstruktur kann (zusätzlich) mit wenigstens einem, insbesondere zwei-, drei- oder vierwertigen, Übergangsmetall-Ion, insbesondere einem zwei- oder dreiwertigen Vanadium-Ion, einem drei- oder vierwertigen Chrom-Ion, einem zwei- oder dreiwertigen Kobalt-Ion, einem dreiwertigen Titan-Ion, dotiert bzw. kodotiert sein. Das wenigstens eine Übergangsmetall-Ion kann auf einem sechsfach koordinierten Gitterplatz der Gitterstruktur angeordnet bzw. eingebaut sein.
Weiterhin kann die Seltenerd-Granatstruktur, gegebenenfalls zusätzlich zu dem wenigstens einen Übergangsmetall-Ion, mit wenigstens einem, insbesondere zweiwertigen, Erdalkalimetall-Ion, insbesondere einem Magnesium- oder einem Kalzium-Ion, dotiert bzw. kodotiert sein. Das wenigstens eine Erdalkalimetall-Ion kann auf einem achtfach koordinierten Gitterplatz, ein, insbesondere vierwertiges, Übergangsmetall-Ion auf einem sechsfach koordinierten Gitterplatz und ein weiteres, insbesondere vierwertiges, Übergangsmetall-Ion auf einem vierfach koordinierten Gitterplatz der Gitterstruktur angeordnet bzw. eingebaut sein.
Die Seltenerd-Granatstruktur kann (zusätzlich) mit wenigstens einem, insbesondere zweiwertigen, Übergangsmetall-Ion, insbesondere einem zweiwertigen Vanadium-Ion (V²⁺) oder einem zweiwertigen Kobalt-Ion (Co²⁺), und einem vierwertigen Ion, insbesondere einem Silizium-Ion (Si⁴⁺), dotiert bzw. kodotiert sein. Das zweiwertige Übergangsmetall-Ion kann auf einem sechsfach koordinierten Gitterplatz und das vierwertige Ion auf einem vierfach koordinierten Gitterplatz der Gitterstruktur angeordnet bzw. eingebaut sein.
In der Seltenerdelement-Granatstruktur enthaltene dreiwertige Aluminium- bzw. Gallium-Ionen können bis zu einem bestimmten Anteil, insbesondere einem Anteil von höchstens 1 bis 10%, bevorzugt einem Anteil von höchstens 6%, bezogen auf den Gitterplatz der Aluminium- bzw. Gallium-Ionen, durch wenigstens ein, insbesondere zwei-, drei- oder vierwertiges, Übergangsmetall- Ion, insbesondere ein zwei- oder dreiwertiges Vanadium-Ion (V²⁺, V³⁺), ein drei- oder vierwertiges Chrom-Ion (Cr³⁺, Cr⁴⁺), ein zwei- oder dreiwertiges Kobalt-Ion (Co²⁺, Co³⁺) oder ein dreiwertiges Titan-Ion (Ti³⁺), ersetzt sein.
Neben dem Bauelement für eine Uhr betrifft die Erfindung weiterhin eine wenigstens ein solches Bauelement umfassende Uhr. Mithin gelten sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Bauelement auch für die Uhr. Bei der Uhr handelt es sich insbesondere um eine am Handgelenk zu tragende Armbanduhr. Bei der Uhr handelt es sich typischerweise um eine analoge, d. h. eine mechanische, Uhr. Gleichwohl ist es prinzipiell auch denkbar, dass es sich bei der Uhr um eine digitale bzw. eine elektronische Uhr („Smart-Watch“), handelt.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Dabei zeigen:
1, 2 je eine Prinzipdarstellung eines Bauelements für eine Uhr gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 eine Uhr gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 eine Prinzipdarstellung einer Seltenerdelement-Granatstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
5–9 je eine graphische Darstellung des Absorptionsverhaltens einer Seltenerdelement-Granatstruktur in Abhängigkeit der Wellenlänge gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die 1, 2 zeigen je eine Prinzipdarstellung eines Bauelements 1 für eine Uhr 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 handelt es sich bei dem Bauelement 1 um ein vorderes Uhrglas 3 zur Abdeckung eines Ziffernblatts 4, bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 handelt es sich bei dem Bauelement 1 um ein entsprechendes Ziffernblatt 4.
Neben einem vorderen Uhrglas 3 gemäß 1 bzw. einem Ziffernblatt 4 gemäß 2 könnte es sich bei dem Bauelement 1 z. B. auch um ein (im bestimmungsgemäß getragenen Zustand der Uhr 2 nicht freiliegendes) hinteres Uhrglas zur Abdeckung einer Uhrmechanik, eine Lünette zur Einfassung bzw. Umrandung des Ziffernblatts 4, ein, insbesondere vermittels einer Uhrmechanik antreibbares, Anzeige- oder Zeigerelement, d. h. z. B. ein Datums-, Stunden-, Minuten- oder Sekundenzeiger, oder um ein Uhrengehäuse(element) zur Aufnahme diverser, insbesondere elektronischer oder mechanischer, Uhrenkomponenten handeln.
3 zeigt eine Uhr 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei der Uhr 2 handelt es sich um eine Armbanduhr, welche in 3 in ihrem bestimmungsgemäß am Handgelenk einer Trägerin bzw. eines Trägers getragenen Zustand dargestellt ist. Die Uhr 2 besteht aus mehreren Bauelementen 1; als entsprechende Bauelemente 1 umfasst die Uhr 2 z. B. das Uhrglas 3 gemäß 1 und/oder das Ziffernblatt 4 gemäß 2.
Unabhängig von seiner konkreten Konstruktion und der sich hieraus ergebenden Funktion weist das Bauelement 1 lumineszente, insbesondere photolumineszente, bzw. farbige Eigenschaften auf.
Das Bauelement 1 ist aus einer Seltenerdelement-Granatstruktur 5 mit einer bestimmten Gitterstruktur gebildet. Die Seltenerdelement-Granatstruktur 5 ist als Mischkristall, welcher wenigstens zwei unterschiedliche Seltenerd-Bestandteile enthält, ausgebildet. Die wenigstens zwei unterschiedlichen Seltenerd-Bestandteile sind im Hinblick auf die vorgegebenen lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften des Bauelements 1 zur gezielten Beeinflussung der Gitterkonstante in zumindest einem Teilbereich der Gitterstruktur gewählt. Durch die Beeinflussung der Gitterkonstante sind die vorgegebenen lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften des Bauelements 1 erzeugbar bzw. erzeugt.
Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines in entsprechenden Bauelements 1 oder eines anderen lumineszente bzw. farbige Eigenschaften aufweisenden Bauelements 1 für eine Uhr 2 wird im Weiteren näher beschrieben. In das Verfahren kann ein Czochralski-Prozess zur Züchtung kristalliner Strukturen integriert sein.
In einem ersten Schritt des Verfahrens werden bestimmte lumineszente, d. h. insbesondere photolumineszente, bzw. farbige Eigenschaften des herzustellenden Bauelements 1 vorgegeben. In dem ersten Schritt des Verfahrens erfolgt also eine Vorgabe dahin, welche Farbigkeit das Bauelement 1 in einem bestimmten Wellenlängenbereich (typischerweise in einem Wellenlängenbereich zwischen 300 und 900 nm) durch Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung eines bestimmten Wellenlängenbereichs, d. h. insbesondere durch Wechselwirkung mit Licht (Photonen) eines bestimmten Lichtwellenlängenbereichs, erhalten bzw. welchen Wechsel einer Farbigkeit das Bauelement 1 in einem bestimmten Wellenlängenbereich (typischerweise in einem Wellenlängenbereich zwischen 300 und 900 nm) durch Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung eines bestimmten Wellenlängenbereichs, d. h. insbesondere durch Wechselwirkung mit Licht eines bestimmten Lichtwellenlängenbereichs, erfahren soll.
In einem folgenden Schritt des Verfahrens wird eine das Bauelement 1 bildende Seltenerdelement-Granatstruktur 5 ausgebildet. Zur Ausbildung der Seltenerdelement-Granatstruktur 5 kommt insbesondere ein Czochralski-Prozess in Betracht.
4 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Seltenerdelement-Granatstruktur 5 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Seltenerdelement-Granatstruktur 5 weist einen bestimmten kristallinen Aufbau und somit eine bestimmte Gitterstruktur auf. Die Gitterstruktur umfasst unterschiedlich koordinierte Gitterplätze. Anhand von 4 ist ersichtlich, dass sich die Elementarzelle der Seltenerdelement-Granatstruktur 5 aus einer Kombination einer Tetraederstruktur 6, einer Oktaederstruktur 7 und einer (verzerrten) Dodekaederstruktur 8 zusammensetzt; mithin umfasst die Elementarzelle der Seltenerdelement-Granatstruktur 5 vierfach koordinierte Gitterplätze (Tetraederplätze), sechsfach koordinierte Gitterplätze (Oktaederplätze) und achtfach koordinierte Gitterplätze (Dodekaederplätze).
Verfahrensgemäß wird die Seltenerdelement-Granatstruktur 5 als, insbesondere lückenloser, Mischkristall ausgebildet. Die Seltenerdelement-Granatstruktur 5 weist zwei (chemisch) unterschiedliche ionische Seltenerd-Bestandteile, d. h. einen ersten ionischen Seltenerd-Bestandteil und wenigstens einen zweiten ionischen Seltenerd-Bestandteil, auf.
Die Seltenerdelement-Granatstruktur 5 lässt sich durch die allgemeine Summenformel X₃Y₂Z₃O₁₂ darstellen, wobei X (Variable) einen ionischen Bestandteil auf dem achtfach koordinierten Gitterplatz, Y (Variable) einen ionischen Bestandteil auf dem sechsfach koordinierten Gitterplatz und Z (Variable) einen ionischen Bestandteil auf dem vierfach koordinierten Gitterplatz der Gitterstruktur darstellt (vgl. 5). Bei den durch X und Y dargestellten ionischen Bestandteilen handelt es sich um die den eigentlichen Mischkristall bildenden ersten und den zweiten Seltenerd-Bestandteile. Bei dem durch Z dargestellten ionischen Bestandteil handelt es sich um ionisches Aluminium (Al³⁺) oder um ionisches Gallium (Ga³⁺).
Der erste Seltenerd-Bestandteil ist aus der Gruppe der Seltenerd-Elemente gewählt. Bei dem ersten Seltenerd-Bestandteil kann es sich z. B. um Scandium (Sc), Yttrium (Y), Lanthan (La), Cer (Ce), Praseodym (Pr), Neodym (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sa), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Te), Dysprosium (Dy), Erbium (Er), Thulium (Th), Holmium (Ho), Lutetium (Lu), Ytterbium (Yb) handeln. Der erste Seltenerd-Bestandteil liegt ionisch vor.
Analog dazu ist der zweite Seltenerd-Bestandteil aus der Gruppe der Seltenerd-Elemente ohne das den ersten Seltenerd-Bestandteil bildende Seltenerd-Element gewählt. Bei dem zweiten Seltenerd-Bestandteil kann es sich entsprechend um Scandium (Sc), Yttrium (Y), Lanthan (La), Cer (Ce), Praseodym (Pr), Neodym (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sa), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Te), Dysprosium (Dy), Erbium (Er), Thulium (Th), Holmium (Ho), Lutetium (Lu), Ytterbium (Yb) handeln. Der zweite Seltenerd-Bestandteil liegt ebenso ionisch vor.
Yttrium wird im Zusammenhang mit dem hierin beschriebenen Verfahren aufgrund seiner chemisch-physikalischen Eigenschaften zu den Seltenerdelementen gezählt, sodass Yttrium verfahrensgemäß als erster oder zweiter Seltenerd-Bestandteil verwendet werden kann.
Die beiden unterschiedlichen Seltenerd-Bestandteile werden verfahrensgemäß im Hinblick auf die vorgegebenen lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften des herzustellenden Bauelements 1 zur gezielten Beeinflussung der Gitterkonstante in zumindest einem Teilbereich der Gitterstruktur der Seltenerdelement-Granatstruktur 5 gewählt.
Dem Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass über die gezielte Ausbildung eines Mischkristalls eine gezielte Änderung der Gitterkonstante (im Vergleich zu einer einkristallinen Seltenerdelement-Granatstruktur 5, d. h. z. B. einer Yttrium-Aluminium-Granatstruktur) in zumindest einem Teilbereich der Gitterstruktur der Seltenerdelement-Granatstruktur 5 herbeigeführt wird, welche Änderung der Gitterkonstante wiederum eine Änderung der lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften der Seltenerdelement-Granatstruktur 5 und somit des daraus gebildeten Bauelements 1 bedingt. Verfahrensgemäß wird also durch die gezielte Auswahl unterschiedlicher Seltenerd-Bestandteile und die Bildung einer mischkristallinen Seltenerdelement-Granatstruktur 5 aus den ausgewählten Seltenerd-Bestandteilen eine bestimmte Gitterkonstante der Seltenerdelement-Granatstruktur 5 in zumindest einem Teilbereich des Kristallgitters eingestellt. Die verfahrensgemäße gezielte Einstellung einer bestimmten Gitterkonstante der mischkristallinen Seltenerdelement-Granatstruktur 5 beeinflusst die Energieniveaus der Seltenerd-Bestandteile sowie gegebenenfalls weiterer, insbesondere dotierter, Bestandteile der Seltenerdelement-Granatstruktur 5 und somit die lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften der Seltenerdelement-Granatstruktur 5 bzw. des aus dieser gebildeten Bauelements 1.
Auf Grundlage der vorgegebenen lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften des Bauelements 1 erfolgt also eine gezielte Ausbildung einer entsprechende lumineszente bzw. farbige Eigenschaften aufweisenden mischkristallinen Seltenerdelement-Granatstruktur 5. Die lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften der Seltenerdelement-Granatstruktur 5 lassen sich insbesondere durch die gezielte Kombination unterschiedlicher Seltenerd-Bestandteile sowie gegebenenfalls weiterer Dotierstoffe einstellen.
Im Rahmen des Verfahrens kann beispielsweise ein Mischkristall gebildet werden, welcher Yttrium (Y) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Lutetium (Lu) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Y_3-xLu_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, oder gemäß folgender Strukturformel Y_3-xLu_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthält, oder ein Mischkristall gebildet werden, welcher Yttrium (Y) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Ytterbium (Yb) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Y_3-xYb_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, oder gemäß folgender Strukturformel Y_3-xYb_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthält, oder ein Mischkristall gebildet werden, welcher Yttrium (Y) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Erbium (Er) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Y_3-xEr_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, oder gemäß folgender Strukturformel Y_3-xEr_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthält, oder ein Mischkristall gebildet werden, welcher Lutetium (Lu) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Ytterbium (Yb) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Lu_3-xYb_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, oder gemäß folgender Strukturformel Lu_3-xYb_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthält, oder ein Mischkristall gebildet werden, welcher Lutetium (Lu) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Erbium (Er) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Lu_3-xEr_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, oder gemäß folgender Strukturformel Lu_3-xEr_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthält.
Ferner kann ein Mischkristall gebildet werden, welcher Thulium (Tm) als ersten Seltenerd-Bestandteil und/oder Holmium (Ho) als ersten oder zweiten Seltenerd-Bestandteil und/oder Yttrium (Y) als zweiten oder dritten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Summenformel Tm_3-(a+b)Ho_aY_bAl₅O₁₂, wobei a der Anteil an Holmium (Ho) und b der Anteil an Yttrium (Y) ist, oder gemäß folgender Summenformel Tm_3-(a+b)Ho_aY_bGa₅O₁₂, wobei a der Anteil an Holmium (Ho) und b der Anteil an Yttrium (Y) ist, enthält. Der Mischkristall kann drei unterschiedliche Seltenerd-Bestandteile – hier Thulium, Holmium und Yttrium – enthalten und weist je nach anteilsmäßiger Zusammensetzung der Seltenerd-Bestandteile eine Tsavorit-grüne Farbe auf.
Unabhängig von der konkreten Zusammensetzung jeweiliger Seltenerd-Bestandteile kann die mischkristalline Seltenerd-Granatstruktur 5 (zusätzlich) mit wenigstens einem, insbesondere dreiwertigen, Seltenerd-Ion, insbesondere Cer und/oder Neodym, dotiert bzw. kodotiert werden. Das wenigstens eine Seltenerd-Ion wird auf dem achtfach koordinierten Gitterplatz (Dodekaederplatz) der Gitterstruktur angeordnet bzw. eingebaut. Es ist möglich, eine Kombination von (chemisch) unterschiedlichen Seltenerd-Bestandteilen, insbesondere eine Kombination von dreiwertigem Cer (Ce³⁺) und dreiwertigen Neodym (Nd³⁺), auf dem achtfach koordinierten Gitterplatz anzuordnen.
Unabhängig von der konkreten Zusammensetzung jeweiliger Seltenerd-Bestandteile kann die mischkristalline Seltenerd-Granatstruktur 5 ferner (zusätzlich) mit wenigstens einem, insbesondere zwei-, drei- oder vierwertigen, Übergangsmetall-Ion, insbesondere einem zwei- oder dreiwertigen Vanadium-Ion (V²⁺, V³⁺), einem drei- oder vierwertigen Chrom-Ion (Cr³⁺, Cr⁴⁺), einem zwei- oder dreiwertigen Kobalt-Ion (Co²⁺, Co³⁺), einem dreiwertigen Titan-Ion (Ti³⁺), dotiert bzw. kodotiert werden. Das wenigstens eine Übergangsmetall-Ion wird z. B. auf dem sechsfach koordinierten Gitterplatz (Oktaederplatz) der Gitterstruktur angeordnet bzw. eingebaut.
Unabhängig von der konkreten Zusammensetzung jeweiliger Seltenerd-Bestandteile kann die mischkristalline Seltenerd-Granatstruktur 5 weiterhin, gegebenenfalls zusätzlich zu dem wenigstens einen Übergangsmetall-Ion, mit wenigstens einem, insbesondere zweiwertigen, Erdalkalimetall-Ion, insbesondere einem Magnesium-Ion (Mg²⁺) oder einem Kalzium-Ion (Ca²⁺), dotiert bzw. kodotiert werden. Die Dotierung bzw. Kodotierung zweiwertiger Erdalkalimetall-Ionen ermöglicht zudem eine Ladungskompensation innerhalb der Seltenerdelement-Granatstruktur.
Gemäß einer konkreten Dotierung bzw. Kodotierung der Seltenerdelement-Granatstruktur 5 kann ein (zweiwertiges) Erdalkalimetall-Ion auf dem achtfach koordinierten Gitterplatz, ein, insbesondere vierwertiges, Übergangsmetall-Ion auf dem sechsfach koordinierten Gitterplatz und ein weiteres, insbesondere vierwertiges, Übergangsmetall-Ion auf dem vierfach koordinierten Gitterplatz der Gitterstruktur angeordnet bzw. eingebaut werden.
Wiederum unabhängig von der konkreten Zusammensetzung jeweiliger Seltenerd-Bestandteile kann die mischkristalline Seltenerd-Granatstruktur 5 weiterhin mit wenigstens einem, insbesondere zweiwertigen, Übergangsmetall-Ion, insbesondere einem zweiwertigen Vanadium-Ion (V²⁺) oder einem zweiwertigen Kobalt-Ion (Co²⁺), und einem vierwertigen Ion, nämlich einem Silizium-Ion (Si⁴⁺), dotiert werden. Das zweiwertige Übergangsmetall-Ion wird auf dem sechsfach koordinierten Gitterplatz und das vierwertige Ion auf dem vierfach koordinierten Gitterplatz der Gitterstruktur angeordnet bzw. eingebaut.
Entsprechende Dotierstoffe zur Dotierung bzw. Kodotierung der Seltenerdelement-Granatstruktur ermöglichen eine gezielte Einflussnahme auf die lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften und somit die Farbigkeit des herzustellenden Bauelements 1 bzw. einer Ladungskompensation innerhalb der Seltenerdelement-Granatstruktur 5. Letzteres gilt insbesondere für das zweiwertige Erdalkalimetall-Ion, insbesondere Magnesium-Ion (Mg²⁺) oder Kalzium-Ion (Ca²), auf dem achtfach koordinierten Gitterplatz (Dodekaederplatz) und das vierwertige Silizium-Ion (Si⁴⁺) auf dem vierfach koordinierten Gitterplatz (Tetraederplatz).
Wie erwähnt, lässt sich die verfahrensgemäß auszubildende bzw. ausgebildete Seltenerdelement-Granatstruktur 5 durch die allgemeine Summenformel X₃Y₂Z₃O₁₂ darstellen. Z (Variable) stellt dabei, wie erwähnt, typischerweise ein dreiwertiges Aluminium-Ion (Al³⁺) oder ein dreiwertiges Gallium-Ion (Ga³⁺) dar. Es ist hierbei denkbar, dass entsprechende in der Seltenerdelement-Granatstruktur 5 enthaltene dreiwertige Aluminium- bzw. Gallium-Ionen zu einem bestimmten Anteil, insbesondere einem Anteil von höchstens 1 bis 10%, bevorzugt einem Anteil von höchstens 6%, bezogen auf den Gitterplatz der Aluminium- bzw. Gallium-Ionen, durch wenigstens ein, insbesondere zwei-, drei- oder vierwertiges, Übergangsmetall-Ion, insbesondere ein zwei- oder dreiwertiges Vanadium-Ion (V²⁺, V³⁺), ein drei- oder vierwertiges Chrom-Ion (Cr³⁺, Cr⁴⁺), ein zwei- oder dreiwertiges Kobalt-Ion (Co²⁺, Co³⁺) oder ein dreiwertiges Titan-Ion (Ti³⁺), ersetzt werden. Auch durch eine Ersetzung von Aluminium-Ionen durch Übergangsmetall-Ionen kann gezielt Einfluss auf die lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften und somit die Farbigkeit des Bauelements 1 genommen werden.
Die Oxidationszustände und die sich daraus ergebende Wertigkeit jeweiliger Dotierstoffe kann durch bestimmte Prozessparameter, insbesondere durch eine bestimmte Atmosphäre, eine bestimmte Temperatur und einen bestimmten Sauerstoffpartialdruck, gezielt eingestellt werden.
Der Oxidationszustand eines Übergangsmetall-Ions kann in einer oxidierenden Atmosphäre, d. h. z. B. in einer Sauerstoff-Atmosphäre, oder in einer reduzierenden Atmosphäre, d. h. z. B. in einer Wasserstoffatmosphäre, und bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen 900 und 1300°C, insbesondere zwischen 1000 und 1200°C, eingestellt werden. Unter derartigen Temperaturen kann in einer oxidierenden Atmosphäre z. B. ein vierwertiges Chrom-Ion (Cr⁴⁺) oder ein vierwertiges Titan-Ion (Ti⁴⁺) und in einer reduzierenden Atmosphäre z. B. ein dreiwertiges Chrom-Ion (Cr³⁺) oder ein dreiwertiges Titan-Ion (Ti³⁺) erzeugt werden.
Der Oxidationszustand eines Seltenerd-Bestandteils kann in einer reduzierenden Atmosphäre, d. h. z. B. in einer Wasserstoffatmosphäre, und bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen 900 und 1300°C, insbesondere zwischen 1000 und 1200°C, eingestellt werden. Unter derartigen Temperaturen kann in einer reduzierenden Atmosphäre z. B. ein zweiwertiges Ytterbium-Ion (Yb²⁺), erzeugt werden.
Zur Ausbildung entsprechender mischkristalliner Seltenerdelement-Granatstrukturen 5 sind ferner weitere Prozessparameter, d. h. insbesondere der Sauerstoffpartialdruck, über der Schmelze beim Züchten der Seltenerdelement-Granatstruktur im Rahmen des Czochralski-Prozesses von erheblicher Bedeutung.
Auch die Dotierbarkeit, d. h. die Ausbildung von Fehlstellen bzw. Valenzen in der Gitterstruktur, bzw. Dotierung, d. h. den Einbau von Dotierstoffen in die Gitterstruktur, einer mischkristallinen Seltenerdelement-Granatstruktur 5 kann durch weitere Prozessparameter, d. h. insbesondere eine reduzierende bzw. oxidierende Atmosphäre über der Schmelze beim Züchten der Seltenerdelement-Granatstruktur 5 im Rahmen des Czochralski-Prozesses, beeinflusst werden.
Die 5–9 zeigen je eine graphische Darstellung des Absorptionsverhaltens einer Seltenerdelement-Granatstruktur in Abhängigkeit der Wellenlänge gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die 5–7 zeigen das durch den auf der y-Achse aufgetragenen Absorptionskoeffizienten (aus Darstellungsgründen um Faktor 50 erhöht) dargestellte Absorptionsverhalten zweier mischkristalliner Seltenerdelement-Granatstrukturen 5, welche jeweils Yttrium (Y) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Erbium (Er) als zweiten Seltenerd-Bestandteil (Strukturformel Y_3-xEr_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist) enthält, in unterschiedlichen jeweils auf der x-Achse aufgetragenen Wellenlängenbereichen (5: Wellenlängenbereich von 350 bis 450 nm, 6: Wellenlängenbereich von 630 bis 690 nm und 7: Wellenlängenbereich von 780 bis 830 nm). Die durchgezogenen Kurven K1 repräsentieren jeweils eine anteilsmäßige Zusammensetzung von ca. 33% (Atomprozent) Erbium und ca. 66% (Atomprozent) Yttrium, die strichpunktierten Kurven K2 repräsentieren jeweils eine anteilsmäßige Zusammensetzung von ca. 0,5% (Atomprozent) Erbium und ca. 99,5% (Atomprozent) Yttrium. Selbstverständlich addiert sich der Anteil der beiden Seltenerd-Bestandteile jeweils zu 100%.
Anhand der Kurven K1, K2 ist der Einfluss des Erbiums auf den Absorptionskoeffizienten der Seltenerdelement-Granatstruktur 5 und somit auf die lumineszenten bzw. farbigen Eigenschaften bzw. die Farbigkeit der Seltenerdelement-Granatstruktur 5 ersichtlich. Der höhere Anteil an Erbium resultiert in einer Veränderung der Farbigkeit der Seltenerdelement-Granatstruktur 5 von zart rosa zu einem orange-rot.
8 zeigt das durch den auf der y-Achse aufgetragenen Absorptionskoeffizienten dargestellte Absorptionsverhalten dreier mischkristalliner Seltenerdelement-Granatstrukturen 5 in dem auf der x-Achse aufgetragenen Wellenlängenbereich von 900 bis 1040 nm.
Die durchgezogene Kurve K3 und die strichpunktierte Kurve K4 repräsentieren jeweils mischkristalline Seltenerdelement-Granatstrukturen 5, welche Ytterbium (Yb) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Yttrium (Y) als zweiten Seltenerd-Bestandteil (Strukturformel Yb_3-xY_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist) enthalten. Die durch die Kurve K3 repräsentierte mischkristalline Seltenerdelement-Granatstruktur 5 weist eine anteilsmäßige Zusammensetzung von ca. 11% (Atomprozent) Ytterbium und ca. 89% (Atomprozent) Yttrium auf. Die durch die Kurve K4 repräsentierte mischkristalline Seltenerdelement-Granatstruktur 5 (aus Darstellungsgründen um Faktor 7 erhöht) weist eine anteilsmäßige Zusammensetzung von ca. 1,4% (Atomprozent) Ytterbium und ca. 98,6% (Atomprozent) Yttrium auf.
Die strichlierte Kurve K5 repräsentiert eine mischkristalline Seltenerdelement-Granatstruktur 5, welche Ytterbium (Yb) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Lutetium (Y) als zweiten Seltenerd-Bestandteil (Strukturformel Yb_3-xLu_xAl₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist) mit einer anteilsmäßigen Zusammensetzung von ca. 10% (Atomprozent) Ytterbium und ca. 90% (Atomprozent) Lutetium enthält.
Anhand der Kurven K3–K5 ist die Veränderung des Absorptionsverhaltens durch Lutetium zu erkennen. Die durch die Kurven K3, K4 repräsentierten mischkristallinen Seltenerdelement-Granatstrukturen 5 sind aquamarin-blau, die durch die Kurve K5 repräsentierte, Lutetium als Seltenerd-Bestandteil enthaltende mischkristalline Seltenerdelement-Granatstruktur 5 ist dagegen türkis-blau.
9 zeigt das durch den auf der y-Achse aufgetragenen Absorptionskoeffizienten dargestellte Absorptionsverhalten einer weiteren mischkristallinen Seltenerdelement-Granatstruktur 5 in dem auf der x-Achse aufgetragenen Wellenlängenbereich von 200 bis 2200 nm.
Die durchgezogene Kurve K6 repräsentiert eine mischkristalline Seltenerdelement-Granatstruktur 5, welche Thulium (Tm) als ersten Seltenerd-Bestandteil, Holmium (Ho) als zweiten Seltenerd-Bestandteil und Yttrium (Y) als dritten Seltenerd-Bestandteil mit einer anteilsmäßigen Zusammensetzung von ca. 6% (Atomprozent) Ytterbium und ca. 94% (Atomprozent) Lutetium enthält. Die mischkristalline Seltenerdelement-Granatstruktur 5 ist zudem mit Chrom dotiert. Der Anteil des Chroms liegt bei ca. 1,8% (Atomprozent) Die mischkristalline Seltenerdelement-Granatstruktur 5 weist eine Tsavorit-grüne Farbe auf.
Bezugszeichenliste

1: Bauelement
2: Uhr
3: Uhrglas
4: Ziffernblatt
5: Seltenerdelement-Granatstruktur
6: Tetraederstruktur
7: Oktaederstruktur
8: Dodekaederstruktur
K1: Kurve
K2: Kurve
K3: Kurve
K4: Kurve
K5: Kurve
K6: Kurve

Claims

Verfahren zur Herstellung eines lumineszente Eigenschaften aufweisenden Bauelements (1) für eine Uhr (2), insbesondere für eine Armbanduhr, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Vorgabe bestimmter lumineszenter Eigenschaften des herzustellenden Bauelements (1), – Ausbilden einer das Bauelement (1) bildenden Seltenerdelement-Granatstruktur (5) mit einer unterschiedlich koordinierte Gitterplätze aufweisenden Gitterstruktur, wobei die Seltenerdelement-Granatstruktur (5) als Mischkristall, welcher wenigstens zwei unterschiedliche Seltenerd-Bestandteile enthält, ausgebildet wird, wobei die wenigstens zwei unterschiedlichen Seltenerd-Bestandteile im Hinblick auf die vorgegebenen lumineszenten Eigenschaften des herzustellenden Bauelements (1) zur gezielten Beeinflussung der Gitterkonstante in zumindest einem Teilbereich der Gitterstruktur gewählt werden, wobei durch die Beeinflussung der Gitterkonstante die vorgegebenen lumineszenten Eigenschaften des herzustellenden Bauelements (1) erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mischkristall gebildet wird, welcher Yttrium (Y) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Lutetium (Lu) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Y_3-xLu_xAl₅O₁₂ oder gemäß folgender Strukturformel Y_3-xLu_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mischkristall gebildet wird, welcher Yttrium (Y) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Ytterbium (Yb) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Y_3-xYb_xAl₅O₁₂ oder gemäß folgender Strukturformel Y_3-xYb_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mischkristall gebildet wird, welcher Yttrium (Y) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Erbium (Er) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Y_3-xEr_xAl₅O₁₂ oder gemäß folgender Strukturformel Y_3-xEr_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mischkristall gebildet wird, welcher Lutetium (Lu) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Ytterbium (Yb) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Lu_3-xYb_xAl₅O₁₂ oder gemäß folgender Strukturformel Lu_3-xYb_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mischkristall gebildet wird, welcher Lutetium (Lu) als ersten Seltenerd-Bestandteil und Erbium (Er) als zweiten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Strukturformel Lu_3-xEr_xAl₅O₁₂ oder gemäß folgender Strukturformel Lu_3-xEr_xGa₅O₁₂, wobei x ein Wert von 1, 2, oder 3 ist, enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mischkristall gebildet wird, welcher Thulium (Tm) als ersten Seltenerd-Bestandteil und/oder Holmium (Ho) als ersten oder zweiten Seltenerd-Bestandteil und/oder Yttrium (Y) als zweiten oder dritten Seltenerd-Bestandteil, insbesondere gemäß folgender Summenformel Tm_3-(a+b)Ho_aY_bAl₅O₁₂, wobei a der Anteil an Holmium (Ho) und b der Anteil an Yttrium (Y) ist, oder gemäß folgender Summenformel Tm_3-(a+b)Ho_aY_bGa₅O₁₂, wobei a der Anteil an Holmium (Ho) und b der Anteil an Yttrium (Y) ist, enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seltenerd-Granatstruktur (5) mit wenigstens einem, insbesondere dreiwertigen, Seltenerd-Ion, insbesondere Yttrium, Cer oder Neodym, dotiert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Seltenerd-Ion, insbesondere das Yttrium-Ion, auf einem achtfach koordinierten Gitterplatz der Gitterstruktur angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seltenerd-Granatstruktur (5) mit wenigstens einem, insbesondere zwei-, drei- oder vierwertigen, Übergangsmetall-Ion, insbesondere einem zwei- oder dreiwertigen Vanadium-Ion, einem drei- oder vierwertigen Chrom-Ion, einem zwei- oder dreiwertigen Kobalt-Ion, einem dreiwertigen Titan-Ion, dotiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Übergangsmetall-Ion auf einem sechsfach koordinierten Gitterplatz der Gitterstruktur angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Seltenerdelement-Granatstruktur (5) enthaltene dreiwertige Aluminium-Ionen zu einem bestimmten Anteil, insbesondere einem Anteil von 1 bis 10% bezogen auf den Gitterplatz der Aluminium-Ionen, durch wenigstens ein, insbesondere zwei-, drei- oder vierwertiges, Übergangsmetall-Ion ersetzt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seltenerd-Granatstruktur (5), gegebenenfalls zusätzlich zu dem wenigstens einen Übergangsmetall-Ion, mit wenigstens einem, insbesondere zweiwertigen, Erdalkalimetall-Ion, insbesondere einem Magnesium- oder einem Kalzium-Ion, dotiert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Erdalkalimetall-Ion auf einem achtfach koordinierten Gitterplatz, ein, insbesondere vierwertiges, Übergangsmetall-Ion auf einem sechsfach koordinierten Gitterplatz und ein weiteres, insbesondere vierwertiges, Übergangsmetall-Ion auf einem vierfach koordinierten Gitterplatz der Gitterstruktur angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seltenerd-Granatstruktur (5) mit wenigstens einem, insbesondere zweiwertigen, Übergangsmetall-Ion, insbesondere einem zweiwertigen Vanadium-Ion oder einem zweiwertigen Kobalt-Ion, und einem vierwertigen Ion, insbesondere einem Silizium-Ion, dotiert wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zweiwertige Übergangsmetall-Ion auf einem sechsfach koordinierten Gitterplatz und das vierwertige Ion auf einem vierfach koordinierten Gitterplatz der Gitterstruktur angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxidationszustand wenigstens eines Übergangsmetall-Ions in einer oxidierenden oder reduzierenden Atmosphäre und bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen 900 und 1300°C, insbesondere zwischen 1000 und 1200°C, eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxidationszustand wenigstens eines Seltenerd-Bestandteils in einer reduzierenden Atmosphäre und bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen 900 und 1300°C, insbesondere zwischen 1000 und 1200°C, eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauelement (1) ein vorderes Uhrglas (3) zur Abdeckung eines Ziffernblatts (4), ein hinteres Uhrglas zur Abdeckung einer Uhrmechanik, ein Ziffernblatt (4), eine Lünette, ein, insbesondere vermittels einer Uhrmechanik antreibbares, Anzeige- oder Zeigerelement, oder ein Uhrengehäuse zur Aufnahme diverser, insbesondere elektronischer oder mechanischer, Uhrenkomponenten hergestellt wird.
Bauelement (1) für eine Uhr (2), insbesondere hergestellt gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauelement (1) lumineszente Eigenschaften aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer Seltenerdelement-Granatstruktur (5) mit einer bestimmten Gitterstruktur gebildet ist, wobei die Seltenerdelement-Granatstruktur (5) als Mischkristall, welcher wenigstens zwei unterschiedliche Seltenerd-Bestandteile enthält, ausgebildet ist, wobei die wenigstens zwei unterschiedlichen Seltenerd-Bestandteile im Hinblick auf vorgegebene lumineszente Eigenschaften des Bauelements (1) zur gezielten Beeinflussung der Gitterkonstante in zumindest einem Teilbereich der Gitterstruktur gewählt sind, wobei durch die Beeinflussung der Gitterkonstante die lumineszenten Eigenschaften des Bauelements (1) erzeugt sind.
Bauelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es ein vorderes Uhrglas (3) zur Abdeckung eines Ziffernblatts (4), ein hinteres Uhrglas zur Abdeckung einer Uhrmechanik, eine Lünette, ein Ziffernblatt (4), ein, insbesondere vermittels einer Uhrmechanik antreibbares, Anzeige- oder Zeigerelement, oder ein Uhrengehäuse zur Aufnahme diverser, insbesondere elektronischer mechanischer, Uhrenkomponenten ist.
Uhr (2), insbesondere Armbanduhr, umfassend wenigstens ein Bauelement (1) nach Anspruch 20 oder 21.