螢光材料不僅是光電產業的關鍵材料,對於分析檢驗、生化醫療、防偽鑑識等不同領域,也相當具有應用潛力。螢光材料通常可分為無機螢光材料、量子點螢光材料與有機螢光材料等不同類別,分別在照明、顯示與各項民生用途上,一直扮演著相當重要的角色。然因近年來各項科技的快速發展,螢光材料之應用特性需求也日趨嚴苛,本文即是以螢光材料之產品型態、放射波寬、光衰時間及光轉換方式等各項應用的重要特性需求為切入點,針對螢光材料之發展現況及未來展望,進行重點式的探討。 無機螢光材料 無機螢光材料之主體材料多數由硫化物、氧化物、硫氧化物、鹵化物、氮化物與氮氧化物等所組成;至於活化劑/發光中心則通常為過渡元素或稀土族元素的離子所擔綱。然亦有無機螢光材料並不需活化劑/發光中心,單由主體材料本身即可自行發光的「自發光螢光材料」,如 CaWO4 則為自發光螢光材料的典型範例。 圖二、無機螢光材料之組成及發光機構 量子點螢光材料 量子點螢光材料(Quantum-Dot Phosphor),乃是近年來才開發出來的螢光材料,迄今已有許多研究顯示:當材料尺寸接近或小於其波耳半徑時,其電子能階會由連續態轉變成分離態,會產生所謂的「量子侷限效應」,進而導致其能隙的改變,如圖三所示,而此類具有異於「塊材」特性之量子侷限效應的奈米尺寸半導體材料,通常稱為「量子點」。量子點螢光材料,其激發與發光等項特性除了可由上述之「尺寸因素」所決定之外,亦可由「組成因素」來進行調控,此種特殊的現象著實引起廣泛的研究與應用興趣,也奠定了量子點螢光材料的發展基礎。 圖三、量子點之尺寸效應 有機螢光材料 有機螢光材料之量子效率一般均相當不錯,最大缺點主要在於其安定性及使用壽命的問題,尤其是在高溫或者是有紫外線存在的狀況下,其安定性更是不佳。儘管如此,有機螢光材料仍具有相當廣泛的應用,有機螢光色素除了一般民生產品的螢光應用(如螢光紡織品、螢光油墨、螢光塑膠製品等)之外,以往市面上常見的「厚膜型無機電激發光」裝置當中之白光冷光產品,多數是以藍綠光冷光再搭配粉紅的有機螢光色素製作而成,另外有機螢光色素在螢光檢驗/生物探針/標示方面的應用亦不勝枚舉。 螢光材料之未來展望 由於目前科技的進步相當快速,各項應用對於螢光材料的要求條件也日趨嚴苛,故針對螢光材料之產品型態、放射波寬、光衰時間及光轉換方式等各項重要需求特性,分別說明未來螢光材料的研究重點及展望如下。 2. 螢光材料之放射波寬 未來應用於照明與顯示之 LED光源,主要會以提昇演色性、色彩飽和度/廣色域為追求目標,其中針對高演色性的發展訴求,乃是以開發窄波峰放射的螢光材料為發展重點。 3. 螢光材料之光衰時間 由於發光二極體(LED)逐漸朝向高功率及多元化的應用發展,螢光材料之光衰時間特性,又逐漸再度受到高度的重視。螢光材料的光衰時間乃是指其放射強度衰減至其原始強度之 1/e(約37%)強度的時間,通常光衰時間較長的螢光材料於應用時,較容易產生飽和現象,例如……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。 作者:葉耀宗、黃健豪、張學明 / 工研院材化所 ★本文節錄自「工業材料雜誌」352期,更多資料請見下方附檔。 Download檔案下載 加入會員 分享 轉寄 聯絡我們 延伸閱讀 數位曝光在光學微結構的製作技術 利用飛秒雷射將玻璃變成透明半導體之研究 東京工業大學等發表全球最小電壓、僅需一顆乾電池發光的藍色有機EL 我國LED元件產業回顧與展望 九州大學開發出壽命1,000小時以上之發光電化學元件 熱門閱讀 從ICSRSM 2023看碳化矽材料領域發展(上) 鋼鐵產業低碳製程技術發展趨勢 Ga2O3功率元件於電動車應用的發展(上) 高安全鋰電池材料與技術 聚焦二氧化碳再利用,推動脫化石資源依賴 相關廠商 金屬3D列印服務平台 工研院材化所 材料世界網 大東樹脂化學股份有限公司 友德國際股份有限公司 喬越實業股份有限公司 方全有限公司 照敏企業股份有限公司 台灣永光化學股份有限公司 正越企業有限公司 桂鼎科技股份有限公司 里華科技股份有限公司 高柏科技股份有限公司 銀品科技股份有限公司 誠企企業股份有限公司