Übergangsmetall-Mn²⁺-dotierte Granat-Fluoreszenzkeramik gilt als vielversprechendes Material zur Realisierung von Laserbeleuchtung mit hohem Farbwiedergabeindex. Aufgrund der Vielfalt der Ionenradien von Mn²⁺ in unterschiedlichen Koordinationsumgebungen ist das Designkonzept für Mn²⁺-dotierte Granatkeramiksysteme jedoch noch unklar. In dieser Arbeit wurden mittels Vakuumsinterning YAG∶Ce³⁺-Fluoreszenzkeramiken mit unterschiedlichen Mn²⁺-Konzentrationen hergestellt, wobei Mn²⁺ gezielt in oktaedrische (OC) und dodekaedrische (DO) Gitterplätze eingearbeitet wurde. Die Proben wurden hinsichtlich Phasenstruktur, Mikrostruktur, Photolumineszenz, Fluoreszenzlebensdauer, Quanteneffizienz charakterisiert, und die Lumineszenzeigenschaften wurden unter Anregung mit LD-Lasern untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass unter Zugabe des Ladungs- und Volumenkompensators SiO₂ die Granatstruktur stabiler ist, wenn Mn²⁺ oktaedrische Plätze besetzt, im Vergleich zu dodekaedrischen Plätzen. Bei Mn²⁺-Konzentrationen von 0,5 % bis 6 % (at) weist die OC-Serie eine höhere Quanteneffizienz als die DO-Serie auf. Darüber hinaus entsprechen die Emissionspeaks bei 588 nm und 725 nm im PL-Spektrum der OC-Serie den ⁴T₁→⁶A₁-Übergängen von Mn²⁺ in oktaedrischen bzw. dodekaedrischen Gitterplätzen, während der Emissionspeak bei 572 nm in der DO-Serie von Mn²⁺ in verzerrten dodekaedrischen Plätzen stammt. Dank des effizienten Energietransfers von Ce³⁺ zu Mn²⁺ wurde eine YAG∶Ce³⁺-Fluoreszenzkeramik mit 6 % (at) Mn²⁺ in oktaedrischen Plätzen hergestellt, deren verkapselte Laser-Weißlichtquelle einen Farbwiedergabeindex von 70,8 und eine Farbtemperatur von 5117 K aufweist. Diese Arbeit stellt eine wertvolle Ergänzung zur Entwicklung von Mn²⁺-dotierten Granat-Leuchtmaterialien dar und bietet eine Referenz zur Verbesserung des Rotlichtanteils im Spektrum von YAG∶Ce³⁺-Fluoreszenzkeramik, wodurch die Farbwiedergabeeigenschaften von Laserlichtquellen in Medizin und Display verbessert werden.

Fluoreszenzkeramik; Ce³⁺-Dotierung; Mn²⁺-Dotierung; Gitterplätze