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研究生:王致唯
研究生(外文):Chih-Wei Wang
論文名稱:BaSi2O5鹼土矽酸鹽螢光粉之製作與發光特性研究
論文名稱(外文):Institute of Materials Science and Engineering
指導教授:唐自標
指導教授(外文):Tze-Piao Tang
口試委員:陳克紹徐開鴻陳適範
口試委員(外文):Ko-Shao ChenKai-Hung HsuS.F. Chen
口試日期:2012-07-10
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:材料及資源工程系研究所
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:92
中文關鍵詞:螢光粉BaSi2OEu3+固態反應法
外文關鍵詞:PhosphorBaSi2O5Eu3+Solid-state Reaction
相關次數:
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本研究旨在探討新型鹼土矽酸鹽系螢光粉的製備與發光特性,利用傳統高溫固態反應法製備摻雜稀土元素之BaSi2O5:Eu3+螢光粉體。在製備BaSi2O5主體晶格方面,討論添加不同的助熔劑濃度、不同合成溫度對BaSi2O5主體晶格合成影響。在摻雜激活劑方面,分別以Eu2O3酒精溶液以及Eu(NO3)3・6H2O水溶液的摻雜方式,觀察煆燒溫度、摻雜Eu3+濃度等實驗參數對其發光性質的影響。另外為解決高溫所產生的團塊現象,我們改變第二次燒成之持溫時間、以及進行第三次燒成,觀察對螢光粉體之團塊現象、發光強度是否有所效益。
實驗結果顯示,在第一次燒成溫度為800℃,助熔劑LiCl添加量為4wt%所製成之BaSi2O5主體晶格,與其它主體晶格相比,經摻雜Eu3+後,擁有最佳的發光強度。放射光譜量測結果顯示,BaSi2O5: Eu3+螢光粉的放射峰來自5D0→7FJ(J=1,2,3,4)躍遷,皆呈現橘紅光放射。另外,經不同摻雜方式所製成之螢光粉體,在放射強度、Eu3+之均勻性、以及團塊嚴重度均有不同的表現。
經PL分析,顯示BaSi2O5: Eu3+螢光粉體可藉由近紫外光而激發,故在以紫外光晶片激發的白光LED的領域上,具有應用潛力。


The study focused on preparation and luminescence properties of new alkaline earth silicate phosphor, it doped with rare earth elements such as BaSi2O5: Eu3+ phosphors were prepared by a conventional solid-state reaction method.. About preparation of BaSi2O5 host lattice, we changed the flux concentration in synthesis temperature difference and to see how BaSi2O5 host lattice can be influenced. In the doping activator, we were not only try to mixed Eu2O3 with alcohol solvent, but also Eu(NO3)3・6H2O aqueous solution were added to observed the influence on the luminescence properties of firing temperature and doping the luminescence properties of Eu3+. For solving mass transfer phenomena in high-temperature, the retention time be fixed at 2nd time and fired for 3rd time to observe how it benefits from mass phenomenon and luminous intensity.

The results of experiments show compared to other samples that the 1st time fired at 800℃, added flux LiCl amount of (4wt%) BaSi2O5 host lattice to compare other methods, the one doping Eu3+ has shown strong efficacy. From emission spectrum measurement results, it is founded that the the BaSi2O5: Eu3+ phosphor radiation peak from the intensity of 5D0 → 7FJ (J = 1, 2, 3, 4) transitions are appearing orange-red light. Besides, phosphors could be affect by using differently doping are all have different performance in radiation intensity, Eu3+, uniformity,clumps with differently doped .

According to PL-analysis, BaSi2O5: Eu3+ phosphors excited by near-UV/blue light, therefore it should has potential applications in the field of ultraviolet chip white LED lighting.


碩士學位論文 1
摘 要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2螢光粉轉換型LED介紹 1
1.3研究動機與目的 2
第二章 理論基礎 4
2.1色彩介紹 4
2.1.1色彩的產生 4
2.1.2 CIE色度座標 4
2.1.3照明單位 6
2.2 LED介紹 7
2.2.1 LED發光二極體 7
2.2.2 LED應用 8
2.3固態螢光材料 9
2.3.1 本質型發光 9
2.3.2 外質型發光 10
2.4發光原理及機制 12
2.4.1螢光與磷光 13
2.4.2發光機制 13
2.5螢光材料組成 14
2.5.1 主體晶格 15
2.5.2 活化劑與增感劑 16
2.6 稀土元素發光性質 16
2.6.1 能項符號 18
2.6.2 稀土元素之價數 18
2.6.3 Eu3+離子與f-f躍遷 19
2.6.4 Eu3+離子與f-f躍遷 19
2.7 影響發光性質因素 20
2.7.1 組態座標模型(Configuration coordinate model) 20
2.7.2 史托克位移(Stokes shift) 21
2.7.3 電子雲擴張效應(Nephelauxetic effect) 22
2.7.4 晶格場理論(Crystal field theory) 22
2.7.5 能量傳遞(Energy transfer) 23
2.7.6 溫度消光 24
2.7.7 濃度消光 24
第三章 實驗方法與步驟 36
3.1實驗藥品 36
3.2 樣品之製備 36
3.2.1固態反應法 37
3.2.2 添加助熔劑 37
3.3 實驗步驟 38
3.3.1 主體合成 38
3.3.2 摻雜活化劑 39
3.4 實驗儀器與設備 40
第四章 結果與討論 42
4.1 添加LiCl之BaSi2O5主體合成 42
4.1.1 BaSi2O5主體晶格DSC/TGA討論 42
4.1.2 PL討論 43
4.1.3 BaSi2O5主體晶格XRD討論 45
4.1.4 BaSi2O5主體晶格SEM討論 46
4.2添加LiCl之BaSi2O5:Eu3+螢光粉分析(利用Eu2O3酒精溶液進行摻雜) 57
4.2.1第二次燒成溫度影響 57
4.2.2 活化劑濃度影響 58
4.2.3 BaSi2O5:Eu3+螢光粉SEM、EDS分析 59
4.3添加LiCl之BaSi2O5:Eu3+螢光粉分析(利用Eu(NO3)3・6H2O水溶液進行摻雜) 70
4.3.1 第二次燒成持溫時間影響 70
4.3.2活化劑濃度的影響 71
4.3.3第三次燒成溫度影響 72
4.3.4 活化劑濃度影響 73
4.3.5 BaSi2O5:Eu3+螢光粉SEM、EDS分析 73
第五章 結論 89
參考文獻 91



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