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研究生:賴炫霖
研究生(外文):Hsuan-Lin Lai
論文名稱:以固態反應法製備LiBaPO4:Re3+ (Re3+:Pr3+,Ce3+)螢光粉之微結構與發光特性之研究
論文名稱(外文):Study on microstructure and photoluminescence properties of LiBaPO4:Re3+(Re3+:Pr3+,Ce3+) phosphors using solid-state reaction.
指導教授:楊茹媛楊茹媛引用關係
指導教授(外文):Ru-Yuang Yang
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:材料工程研究所
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:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:65
中文關鍵詞:螢光粉磷酸鋰鋇固態反應法
外文關鍵詞:phosphorLiBaPO4solid-state method
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本論文主要目的為開發新型磷酸鹽螢光材料並研究其微結構與發光特性,在主體晶格的選用方面係採用Hexagonal結構之磷酸鋰鋇(LiBaPO4)為基礎,再分別添加稀土離子Pr3+與Ce3+當作活化劑發光中心。主要的分析係使用X-光粉末繞射儀(X-ray Diffraction, XRD) 、掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM) 、光致發光光譜儀(Photoluminescence Spectrum, PL)與螢光粉量測分析系統(PL Spectra Measurement System)。由分析結果顯示,當摻雜活化劑Pr3+時,摻雜濃度之最佳值為x=0.01,且最佳之燒結溫度為1200℃,並可知道當摻雜濃度超過上述之最佳值時,會導致濃度淬滅,而導致其發光強度衰減;以及當摻雜之活化劑為Ce3+時,最佳之摻雜濃度為x=0.1,而最佳之燒結溫度為1100℃。
The main purpose of this thesis is to develope a new phosphate fluorescent material and to study their microstructural and optical properties. Lithium Barium phosphate (LiBaPO4) with Hexagonal structure doped with the rare-earth ion Pr3+, Ce3+ as activator was studied in this thesis. Additionally, we investigated the effects of the doping concentration and sintering temperature on the microstructural and optical properties of Lithium Barium phosphate (LiBaPO4) by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscop (SEM), photoluminescence spectrum (PL) and PL Spectra Measurement System.
The results showed that the optimum doping concentration of the activator of Pr3+ is x=0.01, while the optimum sintering temperature is 1200℃.When the doping concentration and sintering temperature were increased more than the optimum values, concentration quenching effect taken place. Moreover, when Ce3+ activator was doped, the optimum doping concentration is x=0.1, and the optimum sintering temperature is 1100℃.

目錄
摘要 I
Abstract II
謝誌 III
目錄 IV
表目錄 IX
圖目錄 X
第1章簡介 1
1-1前言 1
1-2文獻回顧 2
1-3動機與目的 3
第2章 基礎理論 6
2.1螢光材料簡介 6
2.2固態材料中的光致發光[18] 6
2.2.1本質型發光(Intrinsic luminescence) 6
2.2.2外質型發光(Extrinsic luminescence) 7
2.3固態螢光材料的發光原理 8
2.3.1組態座標 9
2.3.2史托克位移(Stokes shift) 9
2.3.3能量轉移(Energy transfer)[20] 10
2.4螢光體的組成與選擇[19] 11
2.4.1主體晶格(Host lattice)的選擇 11
2.4.2活化劑(Activator)的選擇 12
2.5影響發光行為與效率的因素[3,18] 12
2.5.1濃度消淬效應(Concentration quenching effect) 12
2.5.1.1非輻射緩解之形成原因 12
2.5.2毒劑效應(Poisoning effect) 14
2.6固態反應法(solid state method) 14
2.7 CIE色度座標 14
2.8光致發光衰減現象 15
2.9 LiBaPO4主體晶格介紹 16
第3章實驗步驟與分析 27
3.1實驗藥品 27
3.2實驗方法與步驟 27
3.3量測系統與特性分析 28
3.3.1分析儀器設備 28
3.3.1.1XRD晶體繞射(X-ray diffraction) 28
3.3.1.2掃描式電子顯微鏡(Scanning electron microscope, SEM) 29
3.3.1.3光致發光光譜( Photoluminescence PL) 30
3.3.1.4螢光粉量測分析系統(PL Spectra Measurement System) 30
第4章結果與討論 31
4.1探討磷酸鋰鋇(LiBaPO4)摻雜活化劑Pr3+,在不同製程參數下之微結構及發光特性。 31
4.1.1利用固態法製備不同摻雜量之LiBa1-xPO4:xPr3+螢光粉體之微結構與發光特性研究。 31
4.1.1.1 XRD結構分析 31
4.1.1.2 SEM表面形態分析 32
4.1.1.3 PL放射光譜分析及CIE座標圖 32
4.1.1.4 光致發光衰減現象 32
4.1.1.5 濃度消淬效應探討 33
4.1.2探討不同燒結溫度對固態燒結法製備LiBa1-X PO4:xPr3+螢光粉之微結構與發光特性之影響。 33
4.1.2.1 XRD結構分析 33
4.1.2.2 SEM表面形態分析 34
4.1.2.3 PL放射光譜分析及CIE座標圖 34
4.1.2.4 光致發光衰減現象 34
4.1.2.5 螢光轉換效率分析 35
4.2探討磷酸鋰鋇(LiBaPO4)摻雜活化劑Ce3+,在不同製程參數下之微結構及發光特性。 35
4.2.1利用固態法製備不同摻雜量之LiBa1-XPO4:xCe3+螢光粉體之微結構與發光特性研究。 35
4.2.1.1 XRD結構分析 35
4.2.1.2 SEM表面形態分析 36
4.2.1.3 PL放射光譜分析 36
4.2.1.4 光致發光衰減現象 36
4.2.1.5 濃度消淬效應探討 37
4.2.2探討不同燒結溫度對固態燒結法製備LiBa1-X PO4:xCe3+螢光粉之微結構與發光特性之影響。 37
4.2.2.1 XRD結構分析 37
4.2.2.2 SEM表面形態分析 38
4.2.2.3 PL放射光譜分析 38
4.2.2.4 光致發光衰減現象 38
4.2.2.5 螢光轉換效率分析 39
第5章結論 58
參考文獻 62
作者簡介 64

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