長餘輝矽酸鹽螢光材料溶膠-凝膠合成與發光特性之研究

Abstract

本論文成功地分別以固態法和溶膠-凝膠法合成Mg2SiO4與M2MgSi2O7(M = Ca、Sr)兩系列螢光體，繼而探討不同製程對Mg2SiO4微結構與發光特性的影響，藉由Eu3+摻雜以探討Mg2SiO4：Eu3+發光特性，結果發現溶膠-凝膠法所合成樣品發光強度優於固態法所合成者；此外經還原製程所得之Mg2SiO4：Eu2+顯示晶場強度對Eu2+離子4f65d1→4f7躍遷產生顯著影響，其中以溶膠-凝膠法合成的Mg2SiO4：Eu2+具有較強的晶場強度，而造成Eu2+的激發與放射波長相對於固態法呈現紅位移的現象。 此外，分別利用溶膠-凝膠法和固態法合成M2MgSi2O7：Eu2+,Dy3+ (M = Ca、Sr)螢光體之餘輝現象亦是本研究之重點。藉由B2O3添加量與Eu2+：Dy3+比例系統化的調變，與Dy3+取代的格位改變，本論文對不同組成樣品餘輝衰減期作一系列的探討與比較。結果顯示，在高溫下B2O3助熔劑會有類似玻璃態的包裹行為，因此不但可以有效的降低燒成溫度，也可以增強其放射峰的強度，而過量的B2O3在晶體中可能會扮演消光劑的角色，進而降低陷阱的穩定性，造成餘輝時間變短。另外，適當的Eu2+：Dy3+比例調配，以及Dy3+正確取代Ca2+或Sr2+格位，將有利於餘輝的強度與衰減期之改善。 另一方面，以溶膠-凝膠法所合成的長餘輝螢光體，因其樣品中含有部分雜質，造成激發與放射強度均比固態法所合成的樣品弱，而其可能具有較多缺陷的特性，故其發光和餘輝衰減等特性和固態法所合成者呈現不同的性質。