Abstract
為了探討二氧化鋯的能隙結構, 首先作者要確定其發光現象是否需要鈦做 為活化體(activator), 於是我們以水解－沈澱法製備含鈦量較少的二氧 化鋯粉末, 再摻雜不同濃度的二氧化鈦, 比較其發光特性, 作者發現二氧 化鋯的發光效果的確和鈦的含量有關, 且當鈦含量約0.1 mole ％時, 發 光效果較佳, 此恰與前人所述吻合, 因此確定鈦是二氧化鋯發光的活化 體, 即ZrO2(Ti)。將市售含0.12 mole ％ZrO2粉末壓成片狀後燒結的試 片, 用螢光光譜分析, 發現不同燒結溫度的試片其放射光譜特性相似, 只 有強度不同而已, 主要峰值的中心波長為 4018A、4238A、4528A、4688A 、 4828A、4904A、5152A、5518A。而激發光譜則和燒結溫度相關, 當燒 結溫度在相轉變溫度(1170℃)以下時有二個峰值,其中心波長為2340A 及2920A, 但高於相轉變溫度燒結時, 則波長在2340A 的峰值逐漸消失。 為了研究因燒結溫度不同的結構變化與激發光譜變異性間的關係, 作者 用氧化鉛作為助熔劑混入二氧化鋯粉中進行燒結, 作者發現其激發光譜和 X-ray繞射圖譜均有極強烈的變異性, 比較後發現(111)晶面和波長2340A 的吸收帶有關, 而(111) 晶面和波長2920A的吸收帶有關, 同時可利用 PbO 助熔提高ZrO2(Ti)的發光效果。作者也用掃瞄式電子顯微鏡(SEM)觀 察其結晶形態(morphology)。作者也以溶膠－凝膠法, 將鋯及鈦固溶於玻 璃中, 探討其發光情形。另以共沈澱法摻雜稀土族元素鈰(Ce)於二氧化鋯 中, 比較其對發光效率的影響。實驗的結果發現本實驗所用Merck公司 ZrO2粉末, 其能隙與前人所述約5eV相吻合,而因為燒結使(111)晶面含量 增加,於是在約4.25eV附近有一強烈吸收帶。而這些能階的微結構可用改 變成份及燒結條件適當的控制。