Eu2+/Mn2+和Ce3+/Eu2+共摻單一組成白光螢光材料之設計、製備與發光特性鑑定

Abstract

本論文提出四種用於白光發光二極體(LED)單組成螢光粉之設計、製備及其發光特性鑑定。在紫外光 (300~380 nm) 或紫藍光 (380~410 nm) 的激發下，上述螢光材料可藉由發光中心間的能量轉移而產生白光，其色調可藉由活化劑摻雜量之多寡加以調整而產生不同色溫的白光。 第一章簡介目前白光LED之發展狀況，提出本論文的研究動機和目的。並且敘述一些螢光材料的基本原理。另外藉由單組成白光螢光粉的文獻回顧，歸納本研究螢光材料的設計原則。 第二章描述A單相螢光粉之製備與其發光特性鑑定。藉由Eu2+到Mn2+的能量轉移，並在紫藍光的激發下，此螢光粉可放射黃綠到橘紅光。單摻Eu2+的A為一波長為528 nm寬帶的綠光放射; 而摻雜Mn2+的A則是呈現波長為602 nm之紅光放光。藉由Eu2+和Mn2+之間共振型態之電偶極－四極型的能量轉移，並且調配Eu2+/Mn2+ 之間的比例，不同色調的白光可藉由紫藍光光源和此可調波長的螢光粉加以混成獲得。 第三章描述B:Eu2+,Mn2+單組成白光螢光粉之製備與其發光特性鑑定。在波長365 nm紫外光的激發與有效Mn2+濃度控制之下，並且配合Eu2+和Mn2+之間的能量轉移，此螢光粉可產生一涵蓋450∼590 nm波長範圍和一波長為626 nm的同步紅光寬帶放射；前著為Eu2+和Mn2+同時取代同一格位所產生的寬帶，而後者則為Mn2+佔據另一格位而產生之放光。因此藉由此二寬帶的混成，此螢光粉證實可產生全彩的白光。另外，此系統由Eu2+到Mn2+ 能量轉移已被證實為電偶極-四極和電子交換機制所共同主導。 第四章描述C:Ce3+,Eu2+單相白光螢光粉之製備與其發光特性鑑定。Ce3+和Eu2+離子摻雜於C的放射分別為波長438 nm之藍光與583 nm之黃橘光。因此藉由Ce3+和Eu2+間比例之調整，並混合此二活化劑的發光，即可產生具不同色調的白光。其色調可藉Eu2+濃度的增加，由冷白光調變至暖白光；而此系統中Ce3+ →Eu2+的能量轉移已被證實為電偶極-偶極型的交互作用。 第五章敘述D:Ce3+,Eu2+單組成白光螢光粉之製備與其發光特性鑑定。Ce3+和Eu2+離子摻雜於D的放射分別為波長434 nm之藍光和574 nm之黃橘光。在紫外光的激發下，並藉由Ce3+和Eu2+之間的能量轉與不同Ce3+和Eu2+之間比例的調整，其色度變化可從藍光穿越過白光最後達黃橘光。此系統的能量轉移機制已被證實為電偶極-偶極型的交互作用。 第六章則比較本論文所述四種單組成白光螢光粉的發光特性、能量轉移機制及量子效率，並且做一總結。