真空紫外螢光體之設計

經由文獻歸納可知：欲設計高效率真空紫外激發螢光材料，可依 照以下三項規則進行：

1.主體必須於真空紫外光波段具有良好的吸收

真空紫外激發螢光體之放光機制是先由主體吸收能量，再傳遞 至發光中心，因此主體對於真空紫外光的吸收是十分重要的。如 圖2–3所示，市售真空紫外激發R、G、B等三原色螢光材料商品在 真空紫外波段內都具有高強度的激發(或吸收)，而磷酸鹽、硼酸 鹽、矽酸鹽、鍺酸鹽及鋁酸鹽等無機化合物，較其他化合物具有 較高機率可於真空紫外波段具有良好的吸收度。

2.稀土離子活化劑之選擇

在螢光體合成中，欲摻雜的活化劑選擇上，需考慮其與將取代之主 體晶格之離子半徑是否相近以及兩者之離子價數是否符合。若離子

圖2–3 R、G、B 三色螢光體之激發光譜(R: (Y, Gd)BO3:Eu³⁺，G: Zn2SiO4:Mn²⁺， B: BaMgAl14O23:Eu²⁺)^[2]

半徑差異太大時，易導致晶格扭曲而造成發光效率下降；若離子所 帶電荷有所差異時，需考慮電荷補償，否則晶體中電荷不平衡，而 易造成主體晶格中缺陷之產生。另外，不同稀土離子具有其特殊的 發光特性，故需針對不同色光需求而有不同之活化劑選擇。如Eu³⁺

的典型放射為以600nm 附近之數根細窄峰，放光範圍屬於橘紅光；

Eu²⁺其放光範圍由紫外光至黃光區之寬峰；Mn²⁺亦為寬峰放射，放 射光色可為黃綠光或橘黃光。

3.主體與活化劑間具有高效率之能量傳遞

真空紫外激發之螢光體除能有效吸收激發光源，並且選擇適當 活化劑外，尚需具備一特性：主體與活化劑間能量傳遞的效率良

好。因真空紫外激發之螢光體多依賴主體吸收激發光源後，能量隨 之傳遞至活化劑，進而放光。若主體吸收之能量無法有效傳至活化 劑上，則無法產生預期之放光現象。欲改善此現象，可嘗試加入敏 化劑 (sensitizer)，作為主體與活化劑間的橋樑，幫助兩者傳遞能量。

依據上述各點規則及搜尋文獻資料後，發現進行設計與篩選新主 體材料時，有下列幾項要點可供參考：

1. 含有 SiO44-、GeO44-、VO43-、PO43-與 BO33-等陰離子團及鋁酸鹽之 材料在真空紫外波段呈現良好之吸收，故可挑選具有這幾種陰離子 團的化合物。

2. 主體材料中陽離子可選自下列數項：

(a) Gd³⁺離子於真空紫外波段中具有吸收峰，有助於此波段的吸 收，故在挑選陽離子時是一個不錯的選擇。

(b) Zn 可形成 ZnO₄^6- cluster，於真空紫外波段產生吸收峰，有助於 主體吸收能量。

(c) Y³⁺、La³⁺及Gd³⁺等離子半徑與三價之發光中心的稀土離子半徑 相近，故可供摻雜三價之發光中心離子；而Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、 Ba²⁺以及Zn²⁺等離子半徑多半與二價之發光中心離子(如：Eu²⁺) 半徑相近，故可供摻雜二價之發光中心離子。