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研究生:陳嬿如
研究生(外文):Yen-Ju Chen
論文名稱:Sol-Gel法製備Mg2SiO4:Eu3+螢光體與其光激發光特性之研究
論文名稱(外文):Photoluminescence of Mg2SiO4:Eu3+ Phosphor Prepared by Sol-Gel Processes
指導教授:徐開鴻
口試委員:陳適範陳克紹唐自標
口試日期:2007-06-25
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:材料科學與工程研究所
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:螢光體溶膠凝膠法固態反應法Mg2SiO4Eu3+
外文關鍵詞:phosphorsol-gel methodsolid reaction methodMg2SiO4Eu3+
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本研究利用Sol-Gel法製備Mg2SiO4:Eu3+螢光體,探討在不同的製程參數下對其微結構與光激發光特性之影響。另外再以固態反應法合成一組試樣做為比對組,以了解Sol-Gel法製備的特徵。
結果顯示在燒成溫度方面,溶膠凝膠法在燒成溫度1000℃時即可合成Mg2SiO4,傳統固態反應法燒成溫度則需在1300℃,相比之下大幅降低燒成溫度。比較螢光體粒徑,以溶膠凝膠法合成Mg2SiO4螢光體平均粒徑為100nm小於固態反應法的100μm。另外,Mg2SiO4:Eu3+螢光體以固態反應法及溶膠凝膠法燒成所得到光激發光特性則是相當接近,最強吸收特性峰值皆為395nm,分別以395nm波長激發,溶膠凝膠法的放射峰群為578nm(5D0→7F0)、583m、589nm、597nm (5D0→7F1)、614nm(5D0→7F2)、656nm(5D0→7F3)和703nm(5D0→7F4);固態反應法的放射峰群則為577nm(5D0→7F0)、591m、597nm(5D0→7F1)、612nm(5D0→7F2)、652nm(5D0→7F3)和702nm(5D0→7F4),產生躍遷的放射峰群皆為5D0à7F1、5D0à7F2、5D0à7F3、5D0à7F4等,屬於紅光範圍,其中以5D0à7F2為較強的放射,是為主波峰。
The research is attempted to synthesize Mg2SiO4:Eu3+ phosphors by using sol-gel method. Study several controlling factors that could affect the phosphor’s luminescence characteristics, such as firing temperature, firing time, doped with different amounts of the activator. In addition, our studying used solid reaction method to prepare Mg2SiO4:Eu3+ phosphors to make a comparison with the result of phosphors which were prepared by sol-gel method.
The results appeared that the firing temperature for synthesizing Mg2SiO4 phosphor was found to be 1000℃ via sol-gel route as compared to 1300℃ used for solid-state route, we can observe obviously that we can reduce the firing temperature of phosphors by using sol-gel method. The average particle size of Mg2SiO4:Eu3+ phosphors which were prepared by using sol-gel method is 100nm which is much small than the phosphors which were prepared by solid state method. Besides, we could find that the phosphors which prepared by both sol-gel method and solid reaction method, the luminescence characteristics are quite similar. According to the results, we could observe that intensity of emission spectrums would both trend to increase when the molar fraction of Eu3+ was enhanced. They both obtained the strongest absorption peak at 395nm, and the emission spectrum excited by 395nm wavelength, they showed red light wavelength range that were correspond to 5D0→ 7F0, 5D0→ 7F1, 5D0→ 7F2, 5D0→ 7F3 and 5D0→ 7F4 transitions, respectively.
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1螢光材料簡介 1
1.2螢光材料應用 4
第二章 理論基礎與文獻回顧 6
2.1螢光材料分類 6
2.2螢光材料組成及設計 6
2.2.1 主體晶格 6
2.2.2 激活劑 8
2.2.3 抑制劑 9
2.3螢光材料發光理論 10
2.3.1 發光的形式 10
2.3.2 發光現象經歷的物理過程 12
2.3.3 能量轉換機制 15
2.4稀土離子的發光特性 16
2.5螢光體性質 19
2.5.1 主體晶格效應 19
2.5.2 濃度消光效應 20
2.5.3 史托克位移 21
2.6色度座標 23
2.7螢光粉體合成方法 25
2.7.1 固態反應法 25
2.7.2 共同沉澱法 25
2.7.3 溶膠凝膠法 26
2.7.3.1 溶膠凝膠法的發展史 26
2.7.3.1 溶膠凝膠法的原理 28
2.7.4 微乳液法 30
2.7.5 水熱合成法 31
2.8 Mg2SiO4主體結構簡介 31
2.9研究動機 32
第三章 研究方法與實驗步驟 34
3.1研究方法 34
3.1.1 實驗藥品 34
3.1.2 實驗設備與儀器 34
3.2實驗步驟 39
3.2.1 溶膠凝膠法流程 39
3.2.2 固態反應法流程 40
第四章 結果與討論 41
4.1以溶膠凝膠法製備Mg2SiO4:Eu3+與其性質分析 41
4.1.1 Mg2SiO4之熱重分析 41
4.1.2 Mg2SiO4之FT-IR分析 42
4.1.3 Mg2SiO4之XRD圖譜分析 43
4.1.4 Mg2SiO4:Eu3+螢光體光致發光光譜分析 47
4.1.4.1 Mg2SiO4:Eu3+螢光體光致發光光譜分析 47
4.1.4.2 摻雜不同濃度的Eu3+對發光特性的影響 49
4.1.4.3 改變燒成溫度對發光特性的影響 50
4.1.5 Mg2SiO4:Eu3+螢光體表面形貌分析及粒度分析 53
4.2以固態反應法製備Mg2SiO4:Eu3+與其性質分析 56
4.2.1 Mg2SiO4之XRD圖譜分析 56
4.2.2 Mg2SiO4:Eu3+螢光體光致發光光譜分析 58
4.2.2.1 Mg2SiO4:Eu3+螢光體光致發光光譜分析 58
4.2.2.2 摻雜不同濃度的Eu3+對發光特性的影響 59
4.2.3 Mg2SiO4:Eu3+之螢光體表面結構分析及粒度分析 60
4.3Mg2SiO4:Eu3+螢光體色度座標分析 62
第五章 結論 64
參考文獻 65
附錄
A1發光二極體簡介 68
A2實際封裝測試 70
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[61] http://www.itri.org.tw/chi/news¬_events/feature/2006/fe-0950317-1.jsp
[62] http://www.guangdongdz.com/special_column/techarticle/old/7828.html
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