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發光二極體激發之氧氮化合物螢光粉合成與其特性研究

為了解決法蘭10k 150lb的問題，作者劉宇桓 這樣論述：

發展高效率之綠色能源已成為各國研究團隊努力目標之ㄧ，1996年日本日亞化學公司以藍光晶片(InGaN)搭配黃色釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet, YAG)螢光粉而發展白光發光二極體(white light emitting diode, WLED)，開啟LED邁入照明市場之序幕。LED之體積小、發熱量低、耗電量低、壽命長、反應速度快、環保、可平面封裝易開發成輕薄短小產品等優點，無白熾燈泡高耗電、易碎與日光燈廢棄物含汞污染等缺點，目前於市面上已有多樣之應用。而據統計，若將台灣25%白熾燈泡與100%日光燈被白光LED取代，每年可省下110億度電力，大約為一座核能發電廠

之年發電量。傳統利用YAG螢光粉搭配藍光LED晶片形成白光，因其所發出之色溫高且演色性差，如歐美等寒帶地區，較不被青睞；而氧化物螢光材料於高溫下熱衰竭缺點也成為極力改善之部分。本研究提出以氧氮化合物為主體結構之綠色螢光粉(MSi2N2O2)與橘黃光(Ca-α-SiAlON)螢光材料。此氧氮化合物因具較純氧化物強之共價性，故於高溫穩定性較佳，且可適用於藍光與紫外光LED晶片，於未來之發展應用更具多樣性。本研究目的乃於MSi2N2O2系列中添加不同之稀土元素Eu、Ce與Yb於主體晶格內，藉以改變其發光中心，進而探討其放光性質。並同時添加兩種之稀土元素Eu與Ce、 Eu與Dy、Eu與Mn，可有效提升

其發光效率，並提出可能之反應機制；加入助熔劑，其可於高溫燒結時提供熔融態之環境，此將有助於反應物離子間之擴散，以利產物之晶化。於Ca-α-SiAlON系列中探討Eu(發光中心)與Ca之最佳配比與製程中氧對氮化之影響。於本研究中以X-光粉末繞射儀(X-ray diffraction, XRD)鑑定樣品之純度與其長程有序晶體結構；以紫外可見光擴散式反射光譜(UV-vis. diffuse reflectance spectra, UV-vis. DRS)分析固態螢光粉末於紫外光與可見光其吸收特性；利用光激發光光譜儀(photoluminescence, PL)分析螢光粉之激發光譜與放射光譜特性，並

將發射光譜以程式轉換為其色度座標；以掃瞄式電子顯微鏡(scanning electron microscope, SEM)進行樣品表面型態分析與觀察其粒徑大小之差異性；以低溫PL與熱螢光(thermoluminescence, TL)分析放光性質與提出可能機制。本研究部分結果已申請兩件專利。