第1章 緒論
1.1 研究動機
固態光源（Solid state lighting；SSL）乃是利用半導體等固體材料所製 作而成的光源系統，有別於傳統光源中的熱熾燈，或含有水銀等毒性物質 的氣體放電照明，固態光源中之白光發光二極體（White light-emitting diode）
因同時具有高效率、省能源與無毒性等特性，故符合環保需求的「綠色」
照明光源。有鑑於全球的化石能源日益枯竭，環境污染也日趨嚴重，能符 合「節能」與「環保」特性的各項研究技術，成為現今科學家最積極研究 的領域與發展的目標。
發光二極體（Light emitting diode；LED）為一種固態的半導體光源，
由 n-type 與 p-type 半導體材料組合而成的一種元件，並施以順向電壓使電 子與電洞結合而發光。早期因發光二極體之亮度較低，故主要為「指示」
及「顯示」應用取向，如工業儀表設備、汽車儀表、煞車燈、廣告看板、
交通號誌等，而近年來 LED 陸續開發完成並經改良後，已由傳統之指示、
顯示功能，逐漸拓展至「顯示器背光源」（Backlight）與「一般照明」（General lighting）方面的應用。然而，一般照明與顯示背光源通常對白光光源的需 求非常大，因此 LED 的應用也由單色 LED 逐步發展至白光 LED。
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白光發光二極體（White light- emitting diode）具有許多不同的製作方 法，而利用螢光粉搭配 LED 所製作的白光發光二極體，是藉由 LED 中半 導體元件的發光來激發螢光粉，利用光學互補原理產生色光的混合而得到 白光光源，如圖 1-1，白光 LED 具有製作簡單、驅動容易、成本低廉等多 項優點，未來將會是一般照明光源的主流產品。
其中，白光 LED 為日本日亞公司（Nichia）於 1995~1996 年代首度開 發出來的產品，以氮化物（GaN）系列的藍光發光二極體（發光波長為 460 nm 左右的藍光），搭配釔鋁石榴石（Yttrium aluminum garnet；YAG）之黃 色螢光粉（螢光主波長為 550 nm 左右的黃光）所製成[1]，經由光轉換及混 光作用而獲得的白色光光源，此項白光 LED 的推出引起全球的矚目，也 引領了白光 LED 的應用世代。
目 前 白 光 LED 的 可 行 製 作 方 式 ， 主 要 有 下 列 幾 種 ： (1) 三 原 色 (R/G/B)LED 混成白光 (2)紫外光 LED＋三原色螢光粉及(3)藍光 LED+黃 色螢光粉。其中(1)為應用數個不同色光 LED 所製成的白光 LED，至於(2) 與(3)乃是單一 LED 晶片搭配不同放光波段之螢光粉，因其應用螢光材料 進行光色轉換及混光，故通常又稱為 PC-LED（Phosphor converted LED），
可參考圖 1-2。
[1] M.V. Shankar et al., “White Light Emitting Diodes Opportunities, Bottlenecks and Challenges”, GE
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圖 1-1:白光 LED 之結構示意圖[2]
圖 1-2:白光 LED 的製作方法[1]
[2] Y. Shimizu et al., United States Patent, US 5998925 (1999)
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本 論 文 主 要 開 發 多 種 新 穎 的 螢 光 粉 ， 包 括 LiScSiO4:Ce3+、 LiScSi2O6:Ce3+、NaScSi2O6:Ce3+、LiY9(SiO4)6O2:Ce3+、NaY9(SiO4)6O2:Ce3+、 NaScSi2O6:Eu2+、LiLa9(SiO4)6O2:Eu2+與 NaLa9(SiO4)6O2:Eu2+，並進行 Ce3+
－Mn2+能量轉移的探討，以上螢光粉的最佳激發位置皆位於紫外光波段，
未來可作為 UV-LED 內部封裝應用的螢光材料，以製作白光發光二極體而 言具有不錯的發展潛力。