Ytterbiumoxid
Eigenschaften
Chemische Formel: Yb₂O₃
Bezeichnung: Ytterbium(III)-oxid / Ytterbiumoxid
CAS-Nr.: 1314-37-0
Molare Masse: 394,08 g/mol
Dichte: 9,17 g/cm³
Schmelzpunkt: ca. 2.355 °C
Farbe: weiß
Form: feines Pulver
Löslichkeit: unlöslich in Wasser, langsam löslich in heißen anorganischen Säuren
Ytterbiumoxid (Yb₂O₃), auch als Ytterbium(III)-oxid bezeichnet, ist eine anorganische Verbindung aus der Gruppe der Seltenerdoxide. Die Substanz liegt als feines, geruchloses, weißes Pulver vor und zeichnet sich durch eine hohe Dichte sowie eine ausgezeichnete thermische Stabilität aus.
Ytterbiumoxid ist in Wasser unlöslich, löst sich jedoch langsam in heißen anorganischen Säuren unter Bildung entsprechender Ytterbium(III)-Salze. Mit einem Schmelzpunkt von etwa 2.355 °C eignet sich Yb₂O₃ für anspruchsvolle Hochtemperatur- und Funktionswerkstoffe.
Ein herausragendes Merkmal der Yb³⁺-Ionen ist ihre vergleichsweise einfache elektronische Niveaustruktur und die starke Absorption im nahen Infrarotbereich um etwa 980 nm. Dadurch eignet sich Ytterbiumoxid besonders gut als Dotierungswerkstoff für effiziente Faser- und Festkörperlaser und ermöglicht geringe unerwünschte Energieverluste bei der optischen Anregung.
Ytterbiumoxid weist zudem eine vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit auf und ist deshalb für Wärmedämm- und Barriereschichten von technischem Interesse. Die Herstellung von Yb₂O₃ erfolgt typischerweise durch thermische Kalzinierung von Ytterbiumoxalat, Ytterbiumhydroxid oder Ytterbiumcarbonat bei Temperaturen oberhalb von 800 °C.
Ytterbium wird sowohl als Metall als auch in Form verschiedener technischer Verbindungen eingesetzt. Ytterbiumoxid spielt insbesondere bei Faser- und Festkörperlasern, Spezialoptiken, Wärmedämmschichten, elektronischen Bauteilen und Halbleiteranwendungen eine wichtige Rolle.
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Vorteile
• Hohe Effizienz in ytterbiumdotierten Lasermaterialien
• Starke Absorption im nahen Infrarotbereich um 980 nm
• Vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit
• Geeignet für thermische Barriereschichten
• Hohe Materialdichte von 9,17 g/cm³
• Sehr hohe Thermostabilität
• Stabilität bei Temperaturen über 2.300 °C
• Geeignet für optische, elektronische und funktionelle Werkstoffe
Anwendungsbereiche
• Faserlaser
• Yb:YAG-Festkörperlaser
• Industrielle Hochleistungslaser
• Lasergestützte Materialbearbeitung
• Wärmedämmschichten und Thermal Barrier Coatings (TBC)
• Schutzschichten für Gasturbinen und Flugtriebwerke
• Infrarot-absorbierende Spezialgläser
• Photovoltaische Konversionsmaterialien
• Upconversion-Leuchtstoffe
• High-k-Dielektrika
• MIS-Kondensatoren
• Mikroelektronik und Halbleitertechnik
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