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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:高家元
研究生(外文):Jia-Yuan Gao
論文名稱:掺雜TiO2之Zn2SiO4:Mn螢光粉製備與特性開發
論文名稱(外文):Preparation and Characteristic Development of Zn2SiO4:Mn Phosphors by TiO2 Doping
指導教授:鄭建民鄭建民引用關係
指導教授(外文):Chien-Min Cheng
學位類別:碩士
校院名稱:南台科技大學
系所名稱:電子工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:48
中文關鍵詞:螢光粉光譜儀光繞射結晶性奈米級形態學
外文關鍵詞:phosphorAND
相關次數:
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本論文以固態反應法且採用奈米級粉體來合成Zn2SiO4:Mn0.03,並摻雜Ti來取代Zn及Si,且改變其摻雜濃度、燒結溫度、燒結氣氛來比較其螢光特性。且利用X光繞射(X-Ray Diffraction, XRD)、螢光光譜儀(photoluminescence, PL) 、生命週期螢光光譜儀(Life-time PL)、粒徑分析儀、穿透式電子顯微鏡(FEG-Transmission Electron Microscope ,TEM)進行螢光粉之晶體結構、發光效率、衰週時間、粉體之平均粒徑及其形態學鑑定。
由實驗結果得知Zn2SiO4:Mn0.03其最佳之激發波長為254 nm。當Mn取代Zn時,會造成Eg (Energy gap)改變,使得能隙中會產生缺陷來捕捉游離之電子電洞對,並以輻射的形式逸散出去。輻射出去的能量則落在520 nm附近,此波段屬於綠光之波長範圍。當燒結溫度愈高時,得到的粉體會具有較佳結晶性,其發光效率也會隨之增強。另一方面,Zn2SiO4:TiX之最佳之激發波長為215 nm,以此波長為激發光源則會得到410 nm之發射波長,此波段屬於藍光之波長範圍。本研究之最佳燒結氣氛為氮氣氣氛1300℃,Ti之最佳摻雜濃度為1%。
In this thesis, solid state method is used to synthesize proportioned nano powders into Zn2SiO4:Mn0.03 phosphor. Ti is used to replace Zn and Si; the concentration, sintering temperature, and the sintering atmosphere are changed to compare the fluorescence characteristics. X-Ray Diffraction (XRD), photoluminescence (PL), Life-time PL, particle sizer, and FEG-Trasmission Electron Microscope (TEM) are used to identify the crystal structure, luminescence efficiency, decay time, average particle size analyzers and the morphology of the phosphor powder.
According to the experiment results, the optimum excitation wave length of Zn2SiO4:Mn0.03 is 254 nm. As Mn replaces Zn, the Eg (Energy gap) will change and defects generated in the energy gap to catch electron-hole pairs, and it will effuse in the form of radiation. The radiated energy is around 520 nm and which is green light. As the sintering temperature is getting higher, the better crystalline property can be obtained, therefore, the luminescence efficiency is also getting better. Furthermore, using the optimum excitation wave length (for Zn2SiO4:Tix is 215 nm) as the excitation light source, the transmitting wave length for Zn2SiO4:Tix is 410 nm, which belongs to the wave length range of blue light. In this study, the optimum sintering atmosphere is N2 (1300℃) and with 1% Ti doping.
中文摘要…………………………………………………………………………..... IV
英文摘要........……………………………………………………………………..... V
致謝............………………………………………………………………………..... VI目次.…...…………………………….........…………………….…………...…... VII
表目錄……………….………………………………………………………….... .VIII
圖目錄………………………………………………………………………..…... ... . IX
第一章 緒論………………………………………………………………………. 1
1.1 前言………………………………………………………………….. 1
1.2 Zn2SiO4簡介……...…...……………………………………………….. 2
1.3研究動機……………………………………………………………… 3
第二章 文獻回顧與理論介紹................................................................................. 4
2.1螢光材料之發展歷史………………………………………………… 4
2.4螢光材料的種類和組成………………………………………………... 6
2.2.1螢光材料的種類…………………………………………………. 6
2.2.2螢光體的組成……………………………………………………. 7
2.3激發源種類與發光原理………………………………………..…….. 10
2.3.1激發源種類………………………………………...…………….. 11
2.3.2發光原理…………………………………………………………. 12
2.3.3螢光與磷光………………………………………………………. 13
2.3.4法蘭克-康頓原理…………………………………………..……. 14
2.3.5斯托克位移………………………………………………………. 15
2.4奈米發光材料………………………………………………………… 16
2.5影響發光效率的因素………………………………………………… 19
2.5.1濃度消光效應……………………………………………………. 19
2.5.2熱消滅效應………………………………………………………. 19
2.6螢光粉體的合成方法與變因………………………………………… 20
2.6.1螢光粉體的合成方法……………………………………………. 20
2.6.2螢光粉體的合成變因……………………………………………. 22
第三章 實驗方法………………………………………………………………. 24
3.1螢光粉之實驗步驟…………………………………………………… 24
3.2場發元件之實驗步驟………………………………………………… 24
3.3實驗設備以及分析儀器……………………………………………… 25
第四章 結果與討論……………………………………………………………. 27
4.1 X光繞射(X-Ray Diffraction, XRD)分析……………………………. 27
4.2螢光光譜(Photoluminescence, PL)分析……………………………… 30
4.3 Life-time PL分析……………………………………………………. 34
4.4 TEM之觀察與分析………………………………………………….. 38
4.5 平均粒徑分析……………………………………………………….. 41
第五章 結論……………………………………………………………………... 44
參考文獻…………………………………………………………………………. 46
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