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研究生:陳政次
研究生(外文):CHENG-TZU CHEN
論文名稱:氧化釔和氧化鋅摻雜鋱之發光特性研究
論文名稱(外文):Photoluminescence properties of Y2O3 and ZnO doped with terbium
指導教授:丁幸一
指導教授(外文):Hsing-Yie Ting
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:化學工程學所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:74
中文關鍵詞:氧化鋅助熔劑氧化釔
外文關鍵詞:zinc oxideterbiumfluxyttrium oxide
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場發射顯示器的操作必須藉由真空狀態中,冷陰極場發射體放出電子。但硫化物系列的螢光粉在高能電子發射下會產生脫硫反應。產生有害氣體例如 SO、SO2。從螢光體產生的硫化物氣體會減少陰極放射電子的效率讓螢光粉的表面老化導致降低螢光粉的表現。

有鑑於以上之缺點,本論文討論氧化物的螢光粉。以固態燒結法來製備(Y2O3)( ZnO) :Tb螢光體。使用X光繞射儀(XRD)進行晶體結構分析、螢光分光光譜儀(PL)進行發光特性分析、掃描式電子顯微鏡(SEM)進行螢光體表面型態分析。

從XRD圖譜分析看出,直接在空氣下燒結螢光體Y2O3:Tb並未出現氧化鋱繞射峰,而對螢光體ZnO:Tb卻有氧化鋱的繞射峰出現。在(Y2O3)( ZnO) :Tb的螢光體中也出現氧化鋱的繞射峰。助熔劑LiCl對於氧化釔或氧化鋅的結晶程度改變不大。

對於氧化釔來說,鋱最佳摻雜量是1 mol%而助熔劑LiCl的添加並未增加Y2O3:Tb 5D4→7Fj發光強度卻增加5D3→7Fj發光強度。對於氧化鋅來說,助熔劑濃度高於0.3 mol%,發光強度隨著助熔劑濃度增加而下降。氧化釔和氧化鋅共摻雜鋱,其發光強度有增強的效果。
Field Emission Display should be operated under vacuum ,with cold cathode field emitters to provide the electron emission. But the sulfide phosphor will be decomposed by high energy electron bombardment, harmful gases such as SO、SO2 were generated.The sulfur related gases coming from the phosphor can dramatically reduce the electron emission efficiency of the cathodes and the degradation of the phosphor surface also leads to deteriorated phosphor performace.

To circumvent these disadvantages, the oxide phosphors of (Y2O3)( ZnO) :Tb derived from solid state method were chosen in our study. X-ray diffractometer (XRD) were used in the characterization of crystalline structure、Fluorescent Spectrometer(PL) were used in the characterization of luminescence、Scanning Electron Microscope(SEM) were used in the characterization of phosphor surface morphology.

The XRD pattern of the sintering phosphor, Y2O3:Tb under air atmosphere did not give the terbium oxide diffraction peak, but ZnO:Tb did show the terbium oxide diffraction peak. Phosphor of (Y2O3)( ZnO) :Tb also show the terbium oxide diffraction peak. The LiCl flux has no singnificant effect on the degree of crystallization of yttrium oxide and of zinc oxide .

The best terbium doped concentration is 1 mol% for yttrium oxide and the addition of the LiCl flux does not increase the luminescent intensity of Y2O3:Tb 5D4→7Fj but does increase in the 5D3→7Fj transition. When flux concentration is higher than 0.3 mol%, the luminescent intensity of zinc oxide is decreased when the flux concentration is increased . For yttrium oxide and zinc oxide co-doped with terbium, the luminescent intensity was enhanced by the mixture.
中文摘要.....................................................i
英文摘要………………..………………………………………..………ii
總目錄…………………………………………………………….……..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……………………………………………………1
第二章 原理……………………………………………………………..3
2.1電磁波………………………………………………………3
2.2發光現象…………………………………………………….4
2.3螢光體...........................................5
2.4螢光與磷光發光………...…………………………………..6
2.5助熔劑…………………...…………………………………..6
2.6濃度消光效應…………………………………………...…..7
2.7斯托克斯定律…………………………...…………………..7
2.8發光中心之種類…………………………………………….8
2.9螢光體的設計……………………………………………….8
2.9.1主體晶格之選擇………………………………………..8
2.9.2活化劑之選擇…………………………………………..9
2.9.3抑制劑之選擇…………………………………………..9
2.10發光過程…………………………………………………...9
2.11螢光材料的製造方法…………………………………….10
2.12氧化釔…………………………………………………….11
2.13氧化鋅…………………………………………………….11
2.14影響螢光效率的變因…………………………………….12
2.14.1原料純度的高低……………………………………12
2.14.2活化中心與所取代之主體晶格陽離子半徑………12
2.14.3活化中心的濃度……………………………………13
2.14.4燒結溫度、時間……………………………………13
2.14.5製備方式、助熔劑…………………………………13
2.14.6燒結之氣氛…………………………………………13
第三章 實驗……………………………………………………………15
3.1藥品…………………………………………………...……15
3.2實驗步驟…………………………………………………...15
3.2.1 Y2O3:Tb螢光體製備………………………...………15
3.2.2 Y2O3:Tb加助熔劑LiCl……………………………...16
3.2.3 ZnO:Tb螢光體製備………..………………………..16
3.2.4 ZnO:Tb加助熔劑LiCl……………..………………..16
3.2.5(Y2O3)(ZnO):Tb………………………………………17
3.3儀器設備……………………………………………….…..17
第四章 結果與討論……………………………………………………19
4.1 XRD分析………………………………………………….19
4.1.1結晶構造和成份……………………………………..19
4.1.2粒徑分析…………………………………………….20
4.2光譜分析…………………………………………………...20
4.3 SEM分析………………………………………………….23
4.4 CIE分析…………………………………………………...24
第五章 結論……………………………………………………………25
第六章 未來展望………………………………………………………27
參考文獻………………………………………………………………..28
致謝與作者簡介………………………………………………………..74
參考文獻
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