BaWO$_4$:RE$^{3+}$ (RE = Sm, Eu, Tb, Dy) 형광체의 광학 특성 = Optical Properties of BaWO$_4$:RE$^{3+}$ (RE = Sm, Eu, Tb, Dy) Phosphors

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

BaWO$_4$:RE$^{3+}$ (RE = Sm, Eu, Tb, Dy) phosphor powders were prepared with different activator ions by using a solid-state reaction method. The structural, morphological, and photoluminescence properties of rare-earth-ion-doped BaWO$_4$ phosphors were found to depend significantly on the type of activator ion. X-ray diffraction data revealed that the crystal structure of all the phosphors, regardless of the type of activator ion, showed a tetragonal system with a main (112) diffraction peak. The different grain sizes and shapes were obtained from the rare-earth-ion-doped BaWO$_4$ phosphors. The emission spectra of the BaWO$_4$ phosphors doped with different activator ions consisted of multicolor emissions: the dominant red-emitting light at 647 nm ($^4$G$_{5/2}$ $\rightarrow$ $^6$H$_{9/2}$ transition) for Sm$^{3+}$, reddish-orange light at 620 nm ($^5$D$_0$ $\rightarrow$ $^7$F$_2$ transition) for Eu$^{3+}$, green light at 551 nm ($^5$D$_4$ $\rightarrow$ $^7$F$_5$ transition) for Tb$^{3+}$, and yellow light at 577 nm ($^4$F$_{9/2}$ $\rightarrow$ $^6$H$_{13/2}$ transition) for Dy$^{3+}$ activator ions. These results indicate that the luminescence color can be tuned by changing the type of activator ion incorporated into the BaWO$_4$ host lattice.

국문 초록 (Abstract)

고상반응법을 사용하여 서로 다른 활성제 이온을 도핑한 BaWO$_4$:RE$^{3+}$ (RE = Sm, Eu, Tb, Dy) 형광체 분말을 준비하였다. 희토류 이온이 도핑된 BaWO$_4$ 형광체의 구조, 표면 형상, 발광 특성은 활성제 이온의 종류에 강한 의존성을 보였다. X-선 회절 데이터는 활성제 이온의 종류에 관계없이 모든 형광체의 결정 구조는 (112) 주 회절 피크를 갖는 정방정계를 나타내었다. 서로 다른 결정 입자의 크기와 형상이 희토류 이온이 도핑된 BaWO$_4$ 형광체에서 얻어졌다. 서로 다른 희토류 이온이 도핑된 BaWO$_4$ 형광체의 주 발광 스펙트럼은 여러 종류의 발광으로 구성되었다. Sm$^{3+}$ 이온이 도핑된 경우에 $^4$G$_{5/2}$ $\rightarrow$ $^6$H$_{9/2}$ 전이에 의한 647 nm의 적색 발광, Eu$^{3+}$ 이온의 경우에 $^5$D$_0$ $\rightarrow$ $^7$F$_2$ 전이에 의한 620 nm의 적주황색, Tb$^{3+}$ 이온의 경우에 $^5$D$_4$ $\rightarrow$ $^7$F$_5$ 전이에 의한 551 nm의 녹색, Dy$^{3+}$ 이온의 경우에 $^4$F$_{9/2}$ $\rightarrow$ $^6$H$_{13/2}$ 전이에 의한 577 nm의 황색 발광이 관측되었다. 실험 결과는 BaWO$_4$ 모체 격자에 주입되는 활성제 이온의 종류를 변화시킴으로써 발광 색을 조정할 수 있음을 제시한다.

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