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研究生: 陳星睿
Chen, Sing-ruei
論文名稱: LaAlGe2O7:Tm螢光體添加助熔劑之光致發光性質研究
Photo-luminescent properties of LaAlGe2O7:Tm phosphor added with fluxes
指導教授: 張炎輝
Chang, Yen-Hwei
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 材料科學及工程學系
Department of Materials Science and Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 101
中文關鍵詞: 光致發光助熔劑LaAlGe2O7
外文關鍵詞: photo-luminescent, flux, LaAlGe2O7
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  • 本論文主要目的為嘗試添加助熔劑於螢光體,以期改善發光效率,並研究其特性。選擇色純度高、發藍光的LaAlGe2O7: Tm3+螢光粉體為研究對象,分別摻雜Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、Bi2O3、H3BO3等五種助熔劑,觀察其光致發光特性。
    摻雜助熔劑於LaAlGe2O7: Tm3+螢光粉體,發現激發與放射光譜的波形與峰值位置並無改變,僅強度上的變化,因此著重於助熔劑的摻雜與放射光強度的變化關係。觀察在360nm光源激發下,Tm3+離子所放出的453nm(1D2→3F4)藍光強度。
    實驗結果顯示,鹼金屬中Li+的添加,能使LaAlGe2O7: Tm3+螢光粉體在900℃即開始成相,Na+則使其於1000℃開始成相,均能有效降低成相溫度,提高結晶性。鹼金屬離子與鑭離子價數上的不匹配,因電荷補償機制而引入,發揮增感劑功效的氧空缺。以上,為鹼金屬族對LaAlGe2O7: Tm3+螢光粉體放射光強度改善的重要原因。
    從發光效率的改善來看,利用取代方式的添加,改善情形優於額外添加的方式;從助熔劑的種類來分,於1200℃時,效率改善最大值分別為B3+(~150%)、Li+(~140%)、Bi3+(~120%)、Na+(~120%)、K+(~110%),顯示H3BO3與Li2CO3具有優良的改善效果,深具利用價值。

    The object of this study is expected to improve the photo-luminescent efficiency of a phosphor by added fluxes. LaAlGe2O7: Tm3+ phosphor is chosen as carrier, doped with Li2CO3, Na2CO3, K2CO3, Bi2O3, H3BO3 as fluxes.
    There are no obvious changes in the excitation and emission spectrum when doped with fluxes. The dependence of the blue light emitting intensity of 453nm from Tm3+ ion to the fluxes was examined.
    The experimental results demonstrated that alkali ions can lower the phase formation temperature effectively. Subsequently, oxygen vacancies can be introduced into the host lattice by charge compensation mechanism. Those are the important courses that improve the emission intensity by alkali group.
    Finally, compared the intensity improvements of the B3+(~150%), Li+(~140%), Bi3+(~120%), Na+(~120%), K+(~110%) ions, it shows better effects in the H3BO3 and Li2CO3 fluxes for future progress.

    摘要 IV Abstract II 目錄 III 表目錄 VI 圖目錄 VII 第一章 緒論 - 1 - 1-1研究背景 - 1 - 1-2研究動機與目的 - 1 - 第二章 理論基礎與文獻回顧 - 5 - 2-1 螢光材料簡介 - 5 - 2-2 螢光材料的分類 - 5 - 2-2-1 依材料發光物性分類 - 5 - 2-2-2 依激發源種類分類 - 6 - 2-3 固態材料中的發光 - 8 - 2-3-1 本質型發光(intrinsic luminescence) - 8 - 2-3-2 外質型發光(extrinsic luminescence) - 8 - 2-3-2-1 侷限型發光材料 - 8 - 2-3-2-2 非侷限型發光材料 - 8 - 2-4 發光原理 - 9 - 2-4-1 法蘭克-康頓原理(Frank-Condon principle) - 10 - 2-4-2 斯托克位移(Stokes shift) - 10 - 2-5 螢光體的設計 - 11 - 2-5-1 主體晶格的選擇 - 11 - 2-5-2 活化劑的選擇 - 12 - 2-5-3 抑制劑的避免 - 12 - 2-6 晶體結構中的缺陷 - 13 - 2-7 影響發光效率的因素 - 13 - 2-7-1 主體晶格(host) - 13 - 2-7-2 毒劑效應(poisoning) - 14 - 2-7-3 濃度淬滅效應(concentration quenching) - 14 - 2-8 稀土離子發光特性 - 14 - 2-9 LaAlGe2O7結構 - 15 - 2-10 助熔劑 - 15 - 第三章 實驗方法與步驟 - 30 - 3-1 實驗概述 - 30 - 3-2 實驗流程 - 30 - 3-2-1 以額外及取代兩種方式摻雜助熔劑之螢光粉體製備 - 30 - 3-2-2 以後處理方式摻雜助熔劑之螢光粉體製備 - 30 - 3-3 化學藥品 - 31 - 3-4 成分與結構分析 - 31 - 3-4-1 X光繞射分析(X-Ray Diffraction Analysis) - 31 - 3-4-2 掃瞄式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope)分析 - 32 - 3-5 光學性質測定 - 32 - 3-5-1螢光光譜儀 (Photoluminescene,PL) - 32 - 3-5-2吸收光譜(Absorption Spectrometer) - 32 - 3-5-3色度座標分析(Analysis of C.I.E Chromaticity Diagram) - 32 - 第四章 結果與討論 - 35 - 4-1 添加助熔劑Li2CO3於LaAlGe2O7: Tm螢光體 - 35 - 4-1-1 X光繞射分析 - 35 - 4-1-1-1 La0.97Tm0.03AlGe2O7: Li - 35 - 4-1-1-2 La0.97-xTm0.03AlGe2O7: Lix - 37 - 4-1-1-3 La0.97Tm0.03AlGe2O7: Li 後處理 - 37 - 4-1-2 SEM表面型態分析 - 38 - 4-1-2-1 添加Li2CO3助熔劑 - 38 - 4-1-2-2 以後處理方式添加Li2CO3助熔劑 - 39 - 4-1-3 吸收光譜 - 39 - 4-1-4 光致發光性質 - 39 - 4-1-4-1 激發與放射光譜 - 39 - 4-1-4-2 Li離子摻雜濃度對放射光強度的影響 - 40 - 4-1-4-3 La0.97Tm0.03AlGe2O7: Li 後處理對放射光強度的影響 - 41 - 4-1-5 結論 - 42 - 4-2 添加助熔劑Na2CO3於LaAlGe2O7: Tm螢光體 - 62 - 4-2-1 Na離子摻雜濃度與煆燒溫度對結構的影響 - 62 - 4-2-2 SEM表面型態分析 - 62 - 4-2-3 Na離子摻雜濃度對放射光強度的影響 - 63 - 4-2-4 結論 - 64 - 4-3 添加助熔劑K2CO3於LaAlGe2O7: Tm螢光體 - 71 - 4-3-1 K離子摻雜濃度與煆燒溫度對結構的影響 - 71 - 4-3-2 SEM表面型態分析 - 71 - 4-3-3 K離子摻雜濃度對放射光強度的影響 - 71 - 4-3-4 結論 - 72 - 4-4 添加助熔劑Bi2O3於LaAlGe2O7: Tm螢光體 - 79 - 4-4-1 Bi離子摻雜濃度與煆燒溫度對結構的影響 - 79 - 4-4-2 SEM表面型態分析 - 79 - 4-4-3 Bi離子摻雜濃度對放射光強度的影響 - 79 - 4-4-4 結論 - 80 - 4-5 添加助熔劑H3BO3於LaAlGe2O7: Tm螢光體 - 86 - 4-5-1 B離子摻雜濃度與煆燒溫度對結構的影響 - 86 - 4-5-2 SEM表面型態分析 - 86 - 4-5-3 B離子摻雜濃度對放射光強度的影響 - 86 - 4-5-4 結論 - 87 - 4-6 綜合比較 - 92 - 4-6-1 鹼金屬 - 92 - 4-6-2 離子半徑與放射光強度 - 92 - 4-6-3 CIE色度座標 - 93 - 第五章 總結論 - 98 - 參考文獻 - 99 -

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    下載圖示 校內:2009-07-25公開
    校外:2012-07-25公開
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