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Zn ion의 영향에 따른 $(Y,\;Zn)_2O_3$:$Eu^{3+}$ 적색 형광체의 발광특성
송영현,문지욱,박우정,윤대호,Song, Y.H.,Moon, J.W.,Park, W.J.,Yoon, D.H. 한국결정성장학회 2008 한국결정성장학회지 Vol.18 No.6
본 연구에서는 자외선 영역에서 발광하는 우수한 특성의 적색 형광체를 얻기 위하여 고상 반응법으로 air 분위기에서 $1200^{\circ}C$에서 6시간 동안 열처리하여 $(Y,\;Zn)_2O_3$:$Eu^{3+}$를 Zn 이온의 농도 변화에 따라 실험하였다. $(Y,\;Zn)_2O_3$:$Eu^{3+}$를 XRD에 의해 비교 분석한 결과 주요 peak들이 JCPDS card(No. 41-1105)와 거의 일치하는 것을 확인하였다. 그러나 Zn 이온치 농도가 5 mol% 이상일 때 XRD에서 ZnO의 peak이 관찰되는 것을 확인 하였다. 이로 인하여 Zn 이온의 농도가 5 mol% 이하일 때 불순물 상 없이 $Y_2O_3$ 구조에 잘 고용되는 것을 확인하였다. $(Y,\;Zn)_2O_3$:$Eu^{3+}$의 발광 peak은 여기 흡수 영역인 ${\lambda}ex=254\;nm$를 기준으로 612 nm 영역에서 $Eu^{3+}$ 이온의 $^5D_0{\rightarrow}^7F_2$에 전형적인 에너지 천이에 의해 가장 강한 발광 peak을 나타내는 것을 확인하였으나 Zn 이온의 농도가 10 mo1% 이상일 때 갑자기 발광 peak이 현저히 감소하는 것을 확인하였고 최대의 발광 peak을 가질 때 형광체의 조성은 $(Y_{0.95},\;Zn_{0.05})_2O_3$:$Eu^{3+}_{0.075}$이였고 입자 size는 $0.4{\sim}3{\mu}m$로 확인되었다. To enhance the luminescence properties, the red phosphor composed of $(Y,\;Zn)_2O_3$:$Eu^{3+}$ as doping concentration of Zn ion is synthesized at $1200^{\circ}C$ for 6 hrs in air atmosphere by conventional solid reaction method. As a result of the red phosphor $(Y,\;Zn)_2O_3$:$Eu^{3+}$ is measured X-ray diffraction (XRD), The main peak is nearly corresponded to the same as JCPDS card (No. 41-1105). When the doping concentration of Zn ion is more than 5 mol%, However, the ZnO peak is showed by XRD analysis. Therefore, when the doping concentration of Zn ion is less than 5 mol%, the Zn ion is well mixed in $Y_2O_3$ structure without the impurity phases. The photoluminescence (PL) properties is shown as this phosphor is excited in 254 nm region and the highest emission spectra of $(Y,\;Zn)_2O_3$:$Eu^{3+}$ has shown in 612 nm region because of a typical energy transition ($^5D_0{\rightarrow}^7F_2$) of $Eu^{3+}$ ion. As the doping concentration of Zn ion is more than 10 mol%, the emission peak is suddenly decreased. when the highest emission peak as doping concentration of Zn ion is shown, the composition of this phosphor is $(Y_{0.95},\;Zn_{0.05})_2O_3$:$Eu^{3+}_{0.075}$ and the particle size analyzed by FE-SEM is confirmed from 0.4 to $3{\mu}m$.
급속 microwave 열처리 방법으로 합성한 $YVO_4$: $Eu^{3+}$, $Bi^{3+}$ 적색 형광체의 발광 특성
박우정,송영현,문지욱,윤대호,Park, W.J.,Song, Y.H.,Moon, J.W.,Yoon, D.H. 한국결정성장학회 2008 韓國結晶成長學會誌 Vol.18 No.4
본 연구에서는 자외선 영역에서 우수한 발광강도를 가지는 적색 형광체를 얻기 위하여 microwave 급속 열처리법으로 합성하여 $Eu^{3+}$와 $Bi^{3+}$가 도핑된 $YVO_4$의 발광특성을 관찰하였다. Microwave 급속 열처리시 입자의 크기는 매우 미세하며, 응집이 매우 심하였으나 열처리 유지시간이 증가할수록 입자 크기는 증가하고 응집현상은 개선되는 경향을 나타내었다. $YVO_4$: $Eu^{3+}$, $Bi^{3+}$ 적색 형광체의 발광 peak는 $Eu^{3+}$ ion의 영향에 의해 594.9 nm와 602.3 nm에서 $^5D_0{\longrightarrow}^7F_1$ 전자 천이에 의한 약한 발광 peak와 616.7 nm와 620.0 nm에서 $^5D_0{\longrightarrow}^7F_2$ 전자 천이에 의한 강한 발광 peak이 관찰 되었다. Microwave 급속 열처리법을 형광체 합성시 장시간 열처리 시간이 필요하지 않으면서 균일한 activator의 확산으로 인하여 발광특성을 향상시키는 것을 확인 할 수 있었다. $Eu^{3+}$ and $Bi^{3+}$ co-doped $YVO_4$ phosphors were produced by a microwave heating process. When the microwave heating method was synthesized,. the particle size was very small and the particles tended to agglomerate. However, as the heating time increased, the particle size increased and the agglomeration decreased. The emission spectrum exhibited a weak band for $^5D_0{\longrightarrow}^7F_1$ at 594.91 and 602.3 nm and strong sharp peaks at 616.7 and 620.0 nm due to the $^5D_0{\longrightarrow}^7F_2$ transition of $Eu^{3+}$. Microwave heating synthesis can provide a product without long time heating as well as good homogeneous distribution of activators.
고상 반응법으로 합성한 ${Y_2}{SiO_5}:\;EU^{3+}$, $Bi^{3+}$ 적색 형광체의 발광 특성
문지욱,송영현,박무정,윤대호,Moon, J.W.,Song, Y.H.,Park, W.J.,Yoon, D.H. 한국결정성장학회 2009 한국결정성장학회지 Vol.19 No.1
본 연구에서는 근 자외선 및 가시광 영역에서 우수한 발광 강도를 가지는 적색 형광체를 얻기 위하여 고상 반응법으로 합성하여 $EU^{3+}$와 $Bi^{3+}$가 도핑 된 ${Y_2}{SiO_5}$의 발광 특성을 관찰하였다. 근자외선 영역인 ${\lambda}_{ex}=395nm$ 기준으로 측정하였고, $^5D_0-^7F_2$의 에너지 천이에 의해 612 nm 영역에서 강한 peak가 발생하였다. CST가 $Eu^{3+}-O^{2-}$에 의해 258 nm 영역 대에서 생성되었고, $Bi^{3+}$가 함께 도핑 된 것은 $Eu^{3+}-Bi^{3+}-O^{2-}$에 상호작용에 의해 282 nm 영역대의 장파장 쪽으로 이동하였다. $350\;nm{\sim}480\;nm$ 영역 대에 '$^7F_0{\to}^5L_9$ (364 nm), $^7F_0{\to}^5G_3$(381 nm), $^7F_0{\to}^5L_6$(395nm), $^7F_0{\to}^5D_3$(415 mn) and $^7F_0{\to}^5D_2$(466 nm)는 $Bi^{3+}$와 $EU^{3+}$ f-f 천이에 의해 발생하였다. $Bi^{3+}$의 도핑농도가 증가할수록 발광 강도가 증가함을 보이다가 0.125 mol 일 때 발광강도가 가장 우수하였고, $Bi^{3+}$의 도핑 농도가 0.125 mol 이상 되면 발광강도가 현저히 감소하는 것을 확인하였다. To enhance near UV-visible absorption region and to applied phosphor convert-white LEOs (PC-WLEDs), a red phosphor composed of ${Y_2}{SiO_5}:\;EU^{3+}$, $Bi^{3+}$ compounds was prepared by the conventional solid-state reaction. The photoluminescence (PL) shown that samples were excited by near UV light 395 nm for measurement of PL spectra. Emission spectra of samples have shown red emissions at 612 nm ($^5D_0{\to}^7F_2$). The enhanced near $UV{\sim}$ visible excitation spectrum with a broad band centered at 258 nm and 282 nm originated in the transitions toward the charge transfer state (CTS) due to the $Eu^{3+}-Bi^{3+}-O^{2-}$ interaction. The other excitation band at $350\;nm{\sim}480\;nm$, corresponding to the transitions $^7F_0{\to}^5L_9$ (364 nm), $^7F_0{\to}^5G_3$ (381 nm), $^7F_0{\to}^5L_6$ (395 nm), $^7F_0{\to}^5D_3$, (415 nm) and $^7F_0{\to}^5D_2$ (466 nm), occurred due to enhanced the f-f transition increasing $Bi^{3+}$ and $Eu^{3+}$ ions. The PL intensity increased with increased as concentration of $Bi^{3+}$ and the emission intensity becomes with a maximum at 0.125 mol.