以化學取代調控氮磷化物螢光粉之放光特性

Abstract

隨環保議題之日漸重要，白光發光二極體不僅普及於照明市場，亦逐漸擴展至其他領域，如醫療電子裝置與光醫療等領域。因發光二極體具壽命長、耐衝撞與光譜可調性，故逐漸應用於該領域。而螢光粉作為發光二極體之光轉換材料為提供調控光譜至適合放光波長之關鍵。現今於螢光粉之研究大多著重於氧化物、氮化物與氮氧化物，其中氮磷化物(nitridophosphate)，因其結構多樣性故具獨特之放光性質，並藉熱等靜壓燒結爐(hot isostatic press; HIP)改善以往製備之困難，故氮磷化物為冉冉升起之新螢光粉材料。本研究於高溫高壓下藉化學取代法開發此二氮磷化物系統Ca2−xSrxPN3:Eu2+與Sr3−xBaxP5N10Cl:Eu2+。第一部分為調控氮磷化物Ca2−xSrxPN3:Eu2+之化學組成。本研究發現於紅光與近紅外光之雙重峰之放射光譜，並隨Sr2+摻雜比例提高，於近紅外光區放射譜帶之相對放射強度上升且藍移，然於紅光區則具紅移之現象，故藉結構精修得知其局部配位環境之演變，揭示且詳細解釋摻入Sr2+時紅光與近紅外光之變化。此外，藉氮磷化物Ca2−xSrxPN3:Eu2+之紅光與近紅外光應用於光生物調節之示範。第二部分為探討氮磷化物Sr3−xBaxP5N10Cl:Eu2+化學取代下之獨特發光特性與內部量子效率變化，並發現Sr2+/Ba2+混合化合物比無取代之化合物效率提升達1.7倍，故藉微結構分析與X光近緣吸收光譜探索Sr2+與Ba2+於陽離子取代之協同效應，並藉變溫光譜與衰變時間瞭解其熱特性。本研究於合成與分析氮磷化物螢光粉，為發展發光二極體用螢光材料重要之參考。